Technische Tipps

Warum Lithium-Batterien - Teil 2

Lithium Ion Battery

Die beste verfügbare Batterietechnologie für die Zusammenstellung eines Energiespeichersystems basiert auf Lithium-Ionen. Sind Sie auch auf der Suche nach Energieeinsparungen und einem geringeren Kraftstoffverbrauch, der auch die Emissionen reduziert? Möchten Sie in einen Batteriesatz investieren, der die längste Lebensdauer und die besten Gesamtbetriebskosten hat? Möchten Sie immer arbeiten können, ohne sich Gedanken über die Energieversorgung machen zu müssen? Dann entscheiden Sie sich für Lithium-Ionen-Batterien.

WhisperPower bietet die beste Lösung für die verschiedenen Nutzergruppen. Die WhisperPower Lithium-Ionen Power Plus (LFP) Serie ist von unvergleichlicher Spitzenqualität und eignet sich ideal für größere Batteriespeichersysteme. Die einzigartige Kombination aus modernster Technologie und intelligenter Software macht diese Li-Ion Power Plus-Batterie zu einem robusten, sicheren und einfach zu bedienenden Batteriespeicher, an den große Wechselrichter und Batterieladegeräte angeschlossen werden können. Die ION Power Plus sind echte Systembatterien.
Sie sind ideal für 24 / 48 VDC-Systeme, die mehr Batteriekapazität benötigen und an denen große Wechselrichter für eine leise, emissionsfreie 230-V-Versorgung angeschlossen sind. Zum Beispiel der WhisperPower AC PowerCube Super Inverter mit Kapazitäten von 7kVA und 14kVA oder sogar mehr. Die ION Power Plus-Batterien können mit hohen Ladeströmen (1/C) geladen werden, so dass sie durch Schnellladesysteme auf der Basis von Batterieladegeräten und z. B. Solarstrom schnell wieder aufgeladen werden können. Wenn die Batterien Teil eines Gesamtsystems mit einem Generator sind, wird die Generatorlaufzeit erheblich reduziert und damit auch der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien bieten die WP-Ion Power Plus Lithium-Batterien eine enorme Energiemenge in einem kompakten Gehäuse. Dadurch ergibt sich eine große Gewichtsersparnis und eine Platzersparnis von bis zu 70% durch die Kompaktheit dieser Batterien. Die Batterien sind sehr effizient und haben eine extrem hohe Leistung, was sie zur idealen Batterie für Hochleistungssysteme macht.
Die ION Power Plus-Batterie verwendet die sichere Lithium-Eisen-Phosphat-Technologie (LiFeP04, auch LFP abgekürzt). Durch das integrierte Batteriemanagementsystem (BMS) und den Canbus-Anschluss ist die Lithium-Ionen-Batterie gegen Tiefentladung, Überladung und Überhitzung geschützt. Damit ist sie der sicherste Lithium-Akku-Typ, den es gibt.

! Achtung! Ein externer Schutzschalter (bi-stabiles Relais) ist immer erforderlich!

Spezifische Merkmale

  • Sehr kompakt und leicht, bis zu 70% niedriger als die bekannten Blei-Säure-Batterien.
  • Sie haben eine extrem lange Lebensdauer, über 3500 Zyklen bei einer Ladung von 1C und einer Entladetiefe von 100 % (DoD), was bedeutet, dass sie sehr lange halten und nach mehreren Jahren nicht ersetzt werden müssen. Wenn die Entladetiefe niedriger ist als die Lebensdauer, erhöht sich diese sogar noch weiter.
  • Der Gesamtwirkungsgrad von ION Power Plus beträgt 97 % gegenüber 82 % bei Blei-Säure-Batterien.

Sicherheit hat Vorrang

Das BMS (Battery Management System) sorgt für das aktive Balancing der Zellen. Der Abschaltschutz wird extern platziert. Whisper Power liefert die sogenannte WIB (WhisperPowerInterfaceBox), die mit einem bi-stabilen Relais zur Abschaltung der DC-Verbraucher bei (zu) niedriger oder zu hoher Spannung entwickelt wurde. Bei der Zusammenstellung des Batteriesystems muss diese Komponente als komplette Systemlösung berücksichtigt werden. Regelmäßig wird uns berichtet, dass die Leute die Batterien selbst kaufen, wo diese Schutzvorrichtungen nicht vorgesehen sind. Dies kann schnell zu gefährlichen Situationen führen.

Akku-Kapazität

Die verfügbare Batteriekapazität beträgt 100 %, im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien, bei denen oft nur 50 % der Batteriekapazität verfügbar sind.

  • Äußerst lange Lebensdauer.
  • Lange Zyklusdauer.
  • Laden Sie den Lithium-Ionen-Akku auf, wenn der Ladestand unter 20 % fällt, um die Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus zu verlängern.
  • Wenn der Ladezustand (SoC) unter 20% fällt, müssen Sie die Batterien aufladen. Zumindest sollten Sie die Spannung des Lithium-Ionen-Akkus immer über 10 V halten.

Betriebsspannung

12V – 750VDC

Wie wähle ich die richtige Batterie für meine Anwendung aus?

  • die Batteriespannung sowie die minimale und maximale Systemspannung.
  • die Batteriekapazität in Ah muss auf die Nennstromaufnahme und die Laufzeit des Verbrauchs in Verbindung mit der Wiederaufladezeit abgestimmt werden. Dies kann mit Hilfe einer Lastbilanz geschehen, siehe auch den vorherigen Tipp.
  • der maximale Entladestrom des Systems sollte sorgfältig auf die Batteriespezifikation abgestimmt werden. Gegebenenfalls sollte ein Batteriesatz mit einer größeren Kapazität gewählt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
  • das maximal zulässige Gewicht und die maximalen Abmessungen in dem Raum, in dem die Batterien installiert werden.

! Warnung! Laden Sie den Li-Ionen-Akku niemals zu lange auf, da dies zu einer dauerhaften Fehlfunktion des Li-Ionen-Akkus führt. Verwenden Sie immer ein Ladegerät, das den Ladevorgang automatisch beendet, wenn der Li-Ionen-Akku voll ist.

Aufladezeit

Die Li ION Power Plus Akkus können mit 1C geladen werden. Das bedeutet, dass sie in etwas mehr als einer Stunde von leer (0% SoC = Stat of Charge) auf voll (100% SoC) geladen werden. 1C gibt einmal die Kapazität des Li-Ionen-Akkus an, d.h. ein 160Ah-Akku kann mit 1C mit 160A geladen werden. Angenommen, wir laden mit C3, dann laden wir mit etwa 55 Ampere und die Batterie wird in etwa 3 Stunden aufgeladen. Verwenden Sie beim Laden immer den angegebenen Ladestrom und die Ladeschlussspannung. Für eine optimale Lebensdauer werden 3C empfohlen, aber in manchen Fällen kann man auch auf 1C gehen, was zu einer kürzeren Laufzeit des Generators führt.

Aufladeverfahren für Li Ion Power Plus

Wir empfehlen die Anwendung der folgenden Lademethode “Constant Current Constant Voltage” (CCCV)-Lademethode. Der CV-Teil des Ladevorgangs dient auch dazu, die Zellen des Li-Ionen-Akkus auszugleichen und so die Lebensdauer des Li-Ionen-Akkus zu verlängern.

Phasen der Aufladung

  • Schüttgutphase.
  • Absorptionsphase.
  • Schwebephase.
  • Die Wartungsphase ist optional und hängt davon ab, ob der Lithium-Ionen-Akku nicht regelmäßig zu 100 % aufgeladen wird.

Aufladephase CC von CCCV

In dieser Phase (CC-Teil von CCCV) werden die Li-Ionen-Batterien mit einem konstanten Strom geladen.
bis zum Ende der Ladespannung (UAbsorption). Wenn UAbsorption erreicht ist, schaltet das Ladegerät in die Absorptionsphase.
Bei einigen Ladegeräten kann die Zeit t0 programmiert werden. Dabei handelt es sich um eine Sicherheitsmaßnahme, die das Ladegerät anhält, wenn die Hauptladephase zu lange dauert. Die Zeit t0 hängt vom Ladestrom und der Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie ab. Wenn diese Option verfügbar ist, kann t0 berechnet und eingestellt werden

Mit:

  • t0 : die Sammelzeit in Stunden.
  • Cbat : die Nennkapazität der Batterie in Ah.
  • Ich : Ladestrom des Ladegeräts in Ampere.

Der Faktor 1,2 ist darauf zurückzuführen, dass der Lithium-Ionen-Akku eine höhere Kapazität als seinen Nennwert hat und die Strommessung des Ladegeräts ungenau ist.
Wenn während des Ladens auch Strom verbraucht wird, sollte dies berücksichtigt werden, da der Ladestrom dann geringer ist.
Nachfolgend ein Beispiel für leere Li-Ionen-Batterien, die mit einem 12-A-Ladegerät geladen werden. Die
Bulk-Phase dauert bei höherer Nennkapazität länger. Bei einer Nennkapazität von 160 Ah und einem Ladestrom von 40 Ampere beträgt die t0 = 4,8 Stunden.
Um die Bulk-Phase zu verkürzen, kann die Kapazität des Ladegeräts erhöht werden.

In dieser Phase (CV-Teil von CCCV) wird die Ladespannung konstant auf Uabsorption gehalten, um die Li-Ionen-Batterie vollständig aufzuladen und die Batteriezellen auszugleichen.
Das Ladegerät muss einen Strom liefern, der niedrig genug ist, um die Zellen auszugleichen. Der Ausgleichsstrom beträgt max. 2A für das Li Ion Power Plus.
Die Dauer der Absorptionsphase kann variieren, da sie stark vom Alter und Zustand des Li-Ionen-Akkus abhängt. Nach Ablauf der Absorptionszeit t1 schaltet das Ladegerät in die Erhaltungsphase.

Schwebephase

In dieser Phase wird der Lithium-Ionen-Akku nicht mehr geladen. Die Ausgangsspannung des Ladegeräts wird auf Ufloat Voltage eingestellt. Wenn es Geräte gibt, die Strom von der Lithium-Ionen-Batterie beziehen, wird das Ladegerät die Batterie unterstützen oder alle Geräte mit Strom versorgen. Alle Ladegeräte von Whisper Power haben eine Erhaltungsphase, die natürlich von der Einstellung des Ladegeräts abhängt. In der Regel hat die Erhaltungsphase eine Mindestspannung von 13,6 V und eine Höchstspannung von 13,9 V und liegt typischerweise bei 13,8 V. Für 12 und 48 Volt müssen diese Werte mit 2 oder 4 multipliziert werden.

Entleerung während der Schwebephase

Während der Erhaltungsphase liefert das Ladegerät die Last. Wenn diese Last jedoch höher ist als der Ladestrom, muss die Batterie auch einen Teil der Last abgeben. Wenn in diesem Fall die Batteriespannung unter Ureturn (normalerweise 12,8 Volt) fällt, wird der Ladevorgang wiederholt. Eine neue Ladephase (t0), gefolgt von einer Absorptionsphase (t1), beginnt erneut.

Lagerung

Bei der Lagerung muss die Lithium-Ionen-Batterie von allen Verbrauchern (einschließlich CAN) und Ladegeräten getrennt werden. In diesem Zustand beträgt die Selbstentladung des Akkus weniger als 3% pro Monat.
! Warnung! Bitte beachten Sie die Lagerungsrichtlinien für jede Whisper Power Lithium-Ionen-Batterie, die in der jeweiligen Bedienungsanleitung zu finden sind.
in der jeweiligen Bedienungsanleitung zu finden sind.

Wartung während der Lagerung

Die Batterie sollte alle 3 Monate aufgeladen werden.

Ende der Lagerung

Am Ende eines Lagerungszeitraums und bevor der Li-Ionen-Akku wieder verwendet wird, muss der Akku vollständig aufgeladen werden.
! Warnung! Bei Verwendung in Systemen müssen alle Lithium-Ionen-Batterien vor dem Einbau vollständig geladen sein. Vergewissern Sie sich, dass alle Batterien einen Ladezustand von 100 % aufweisen, bevor Sie die Batterien zu einem Batteriesatz kombinieren.