Lagring av lithiumsbatterier

[Maika]

Jeg trodde i min naivitet at det var enighet om at lithiumbatterier burde lagres ved 60%, så jeg foreslo derfor for Victron at de bygget funksjonalitet inn i regulatorene og laderne som gjorde at man fra appen kan sette dette, samt sette det tilbake til maks lading når det er ønskelig. Ved så å koble regulator/lader til en CCGX, som videre er koblet til en mobil ruter, kunne man enkelt fjernstyre dette. 

 

Jeg fikk raskt svar fra Victron:

«Well in fact the optimal storage is <90% , so that’s already just the level we already charge the battery up to normally.

As we “only” charge with 14.2 Vdc we don’t use the remaining capacity

The capacity is then called 100% , but for maximal lifespan the cells are actually at 90% of their abilit»

 

Victron mener altså at 90% er ideelt. Husket jeg feil ang 60%, er batteriene til Victron veldig anderledes enn andre, er det stor uenighet om denne prosenten, eller har man nå blitt enig om at 90% er ideelt?

 

Dette er karen som svarte: https://www.victronenergy.com/blog/2015/02/18/victron-energy-people-who-is-johannes-boonstra/

Redigert 18.Mars.2018 av Maika (see edit history)

[offpist]

Fra det jeg har lest om emnet så stemmer det alt det er stor forskjell på å lagre ved 90% og 100%, men det er enda mer gunstig under 70%.

Mitt inntrykk og erfaring fra lithium bruk over mange år er også at 14,2V er temmelig nært 100%.

Personlig lader jeg buk til 13,9V.

 

Jeg vinterlagrer ved 13,25V,. men så har jeg Winston batterier og ikke Victron. 

Fra det jeg har hørt leverer Winston celler til Victron så det er samme kjemi.

 

Jeg liker tanken din om en "vinter-lagerings-modus", men enn så lenge så anbefaler jeg å justere dette manuelt før og etter vinterlaring.

 

[Maika]

Jeg tenkte forsåvidt ikke bare på vinterlagring, men også på når man lot båten stå ubrukt i noen uker. 

Forøvrig kan det nok hende at batteriselgere tenker at det er vanskelig å selge batterier hvis de kommunisere ett for komplisert vedlikeholdsløp, samt at de jo forsåvidt er tjent med at kunden helst ikke har batterier evig;)

[offpist]

Ok. Det et uansett float instillingen som er avgjørende. Victron bruker vel 13.5V men jeg anbefaler noe lavere.. Selv bruker jeg 13.35V til vanlig. Toppes uansett opp ved bruk av litt motor på vei ut på tur.

[BØstrøm]

Jeg er like overrasket som deg av svaret til Victron. Wilson sin manual anbefaler forøvrig daglig lading til 3,8volt pr celle. Det er jo så høyt som 15,2. Jeg lader nå med 14volt, men ser hvilespenningen veldig fort faller til rundt 13,4 ved avsluttet lading, og tenker at det må være greit iforhold til ihvertfall 2000 sykluser. 

 

I likhet med deg antakelig, har jeg lest alt tilgjengelig materiale om LifePo4 batterier jeg har kommet over, de siste ukene. Mye spenning i hverdagen,med andre ord. Det ser ut som om man tidligere anbefalte høyere spenninger enn idag. Ett endelig faktaark hadde vært skrekkelig nyttig. Hvilespenning, ladespenning, osv.

[StorStas]

Maika skrev On ‎18‎.‎03‎.‎2018 at 15.22:

...

Victron mener altså at 90% er ideelt. Husket jeg feil ang 60%, er batteriene til Victron veldig anderledes enn andre, er det stor uenighet om denne prosenten, eller har man nå blitt enig om at 90% er ideelt?

...

(tenkte jeg skulle slengt meg på denne tråden litt tidligere, men bedre sent enn aldri...)

 

Interessant fra VE det der, men det rokker ikke ved oppfatningen min om at det kan være mer gunstig å gå lavere enn 90%. Det er kanskje bare så enkelt som at denne infoen er den beste som VE kan gå ut i markedet med for sin egen del, og batteriene deres lever nok rimelig lenge allikevel. Man må ihvertfall ikke strebe etter å komme opp til det nivået mener nå jeg.  Ellers så er vel "lading og oppbevaring av lithium" fremdeles et tema for spesielt interesserte

　

Selv med relativt hard bruk så kan man få 1000 ladesykluser ut av et bra LFP batteri (se lenke til en test lenger ned). Sånn sett kan jeg godt forstå de som syns at det ikke er nødvendig å strebe etter å få ennå mer ut av batteriene. De vil jo allikevel være rimeligere enn blybatterier på lang sikt. Men om man med relativt enkle grep kan få det dobbelte ut av batteriene og mer til så syns jeg for min egen del at det er interessant, og å bare sjeldent lade batteriene helt fulle er en av tingene man kan gjøre.  Det fins en god del forskning på hva som skjer med lithium batterier ved forskjellig type bruk og lagring, og uttalelsene fra VE endrer ikke på mitt syn ift. det jeg har lest andre steder.

　

Dette svaret fra VE ga meg et "spark bak" til å teste noe her, som jeg har mistenkt lenge: At selv relativt lav ladespenning kan lade LFP batterier fulle over litt tid.

Det viser seg nemlig at selv 13.5V ladespenning er nok til å lade et LFP batteri mer enn 99% fullt!

Det tar inntil et døgn eller så, men allikevel. Den påstanden fra VE om at 14.2V automatisk tilsvarer 90% fullt, fremstår i mine øyne misvisende. 

　

Én måte man kan teste dette på, er å først lade batteriet med 13.5V, til ladestrømmen faller mot null. Og deretter øke spenningen til f.eks. 14.6V, til ladestrømmen på nytt faller mot null, og se hvor mye MER strøm som går inn i batteriet da. Jeg har målt det til å være mindre en 1% av den totale batterikapasiteten. Dette går også an å teste med et par vanlige utladingstester selvsagt.

　

Dette er noe å tenke på ift. hvilken ladespenning man velger i oppsettet sitt, for selv "lav" ladespenning kan gi høy "SOC" over tid. Alt over 13.5V eller deromkring, er altså mest for å få høyere ladestrøm, for å dytte inn mer strøm på kortere tid. 

　

F.eks. i et typisk solcelleanlegg hvor ladestrømmen er lav ift. batteristørrelsen, men ladetiden blir lang, så kan man faktisk lade batteriene fulle selv med en spenning på 13.5V. Så hvis man er opptatt av å ikke lade til 100% SOC så blir gjerne 13.5V float for høyt (som offpist også nevner).

　

Ved lading fra dynamo så setter man naturligvis ladespenningen høyere for å få opp ladestrømmen, men å sette den for høyt gir bare potensielt negative effekter. Så f.eks. 15.2V som er nevnt lenger opp ser jeg ikke poenget med, whatsoever.

　

Her er en lenke til en test av et Winston WB-LYP40AHA batteri

http://agronomy.emu.ee/wp-content/uploads/2017/05/Vol15SP1_Papezova.pdf

Dette batteriet leverte 950 ladesykluser med utlading fra 100-0%. Det interessante her er at man får mer enn dobbelt så mye ut av batteriet totalt, ved å utnytte halve batterikapasiteten istedenfor hele. En sånn besparelse syns jeg er vesentlig, selv om man alltids kan si at man ikke trenger det. Det gir uansett et slags perspektiv på hvor denne diskusjonen om levetid ligger, og så kan hver enkelt avgjøre om det spiller noen rolle for en selv.

　

Hvordan få lithium batterier til å leve ennå lenger:

http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Se "Figure 6: Capacity loss when operating Li-ion within given charge and discharge bandwidths". Den viser at det lønner seg å holde seg i det midtre området av SOC, hvis man ikke trenger hele kapasiteten. Har man f.eks. stort sett behov for å bruke halvparten av kapasiteten, så får man mer ut av batteriet om man bruker den halvparten som ligger i midten, altså fra 25-75% SOC fremfor å bruke den halvdelen som ligger på toppen (50-100% SOC). Det harmonerer jo med "teorien" om at disse batteriene har best av å ikke lades helt fulle. Dette er også interessant sett opp mot den forrige testen jeg lenket til, da det tydeligvis er ennå mer å gå på enn "bare dobbel" valuta for pengene, om man behandler batteriene optimalt.

　

Fra samme kilde, her er en sak som jeg har sett referert i noen andre fora også (Nissan Leaf case):

http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808b_what_causes_li_ion_to_die

Long story short, så ble batteriene på tidlige Leaf'er ladet med høy spenning og ved høy temperatur i varme deler av USA. Batteriene led av det, og det ble rapportert om 27% kapasitetstap på 1-2 år (et lite obs til deg @BØstrøm, som har LFP batteriene dine i motorrommet ). Dette viser at selv med gode ressurser i ryggen så kan man gå på en smell her, og det er mulig å bringe levetiden ned på blybatteri nivå.

　

Utover dette så finner jeg fint lite med forskning som viser det motsatte, altså at laderegimet og fyllingsgrad/utnyttelsesgrad ved lagring og bruk, skulle være uvesentlig. For min del så peker summen av det jeg har lest rundt forbi, uten tvil mot at batteriene har det best når man holder seg et godt stykke under øvre grense. Og når man nærmer seg grensen så er det en fordel om man unngår å ligge der for lenge.

 

"Testbenken" etter at et 20Ah (ca. 250Wh) LFP batteri har stått med 13.5V over natta og deretter med 14.6V i ca. 15 minutter.  2Wh var alt som ville inn etter at spenningen ble økt, og batteriet tar knapt i mot lading fordi det allerede er smekk fullt:

[offpist]

Enig med deg Storstas.

Man kan faktisk fullade ved 13.5V. Derfor synes jeg det er rart Victron har valgt det som float spenning. Men de har tydeligvis satt ytelse forran levetid. Hvor mye det påvirker levetiden i praksis er ikke godt å si. Men vi veit jo også at temperatur spiller en vesentlig rolle for levetiden og i Norge er vi ikke plaget med høy temp akkurat.

 

[BØstrøm]

Dette kan dere, StorStas, og offpist. 

 

Kan vi konkludere litt her? F.eks:

13,5volt, er for høy volt ved landligge, og tilkoplet lader over tid. LifePo4 batteriene er bygd for lading og utlading, ikke for å stå med påtrykt spenning.

 

[BØstrøm]

Jeg er jo stadig opptatt av mitt opplegg, med batterier i maskinrom. Foreløpig har jeg ikke hatt over 20 grader på batteriene, men må følge med på dette til sommeren. Motivaen har ellers ett ganske stort maskinrom, og etter hva jeg har lest på EV Power sine sider, er temperatur på 60grader målt OK(maks 85grader inne i batteriet) Jeg bør vel ihvertfall lage avknappen som planlagt, så har jeg mulighet til å stoppe lading i tropevarme.

 

Nå har jeg demontert den gamle 50A laderen til Victron, og erstattet den med en 12/3000/120 av samme fabrikat. Det var jo nesten plug and play, da den ikke var mye større enn den gamle, og med både inverter og lader i samme boks. I løpet av uka forsvinner inverteren ut også, så her kan man gjøre ett kupp. Den er svært lite brukt.

 

Det jeg lurer mest på nå, er hvordan jeg skal få utnyttet den fantastiske 120A laderdelen. Vanligvis har jeg jo ligget med landstrøm, og ladet fra Victron, uten å ofre det en tanke. Den har jo gjort jobben helt etter boka på blybatteriene. Men med forbedret kapasitet, og etterhvert flere LifePo4 batterier, må jeg vel nesten kople ladingen fra Victron til Lithiumsiden. Hva slags laderegime skal jeg velge da? Jeg må dukke inn i instillingene, men utifra hva jeg leser, kan kanskje en flat ladekurve på 13,35 volt være tingen. Ved tur vil batteriet da toppe seg mens jeg kjører ut av havna, og Balmar får ett ord med i laget. Er det konsensius om at batteriene tåler å stå kontenuerlig med 13,35 volt? 

 

Ett lite tilleggsspørsmål. Kan man blande forskjellige cellestørrelser fra Wilson i samme batteribank, med samme lading? Tenker å utvide 200A banken min med 700A, istedenfor 12 celler a 200A, slipper jeg med 4 stk a 700A.

[StorStas]

BØstrøm skrev for 15 timer siden:

Kan vi konkludere litt her? F.eks:

13,5volt, er for høy volt ved landligge, og tilkoplet lader over tid. LifePo4 batteriene er bygd for lading og utlading, ikke for å stå med påtrykt spenning.

Ja.  13.5V er ikke optimalt over lengre tid. 

Det er i mine øyne annerledes når vi snakker om dynamolading, som gjerne foregår over kortere tid, bare for ikke å skjære alt over en kam.  Da ønsker man kanskje å komme frem til neste uthavn med helt fulle batterier.

 

BØstrøm skrev for 15 timer siden:

Det jeg lurer mest på nå, er hvordan jeg skal få utnyttet den fantastiske 120A laderdelen.

...

Er det konsensius om at batteriene tåler å stå kontenuerlig med 13,35 volt?

Her kan vi helt sikkert lene oss på offpist som har testet ut denne floatspenningen over lang tid, og som også i ettertid har sjekket at batteriene har tålt det godt.  Jeg har også fullt ut tro på dette, men vil bare nevne at vi snakker om en presisjon som ikke alle ladere klarer å levere.

 

Har du ikke tenkt til å ha en lader til blybatteriene dine forresten?  Fast lav spenning er ok for LFP batteriene, men det er blybatteriene som virkelig trenger vedlikeholdslading.  De har det jo definitivt best når de holdes toppladet.   Blybatteriene dine trenger for øvrig et annet laderegime enn LFP batteriene, så jeg ville beholdt den 50A laderen til blybanken.  Og så brukt 120A laderen manuelt ved behov, på LFP banken.  Da kan du bruke den store laderen til å fylle LFP banken så raskt som mulig, f.eks. fra generator under seilas.  Stiller du den inn på en fast lav spenning så må du vel inn og konfigurere laderen når du trenger mye strøm, og det høres tungvint ut for meg.  Bedre i mine øyne, å bare skru den store laderen av og på ved behov, men her kan det hende vi tenker forskjellig .

 

Jeg kan relatere til mitt eget bruksmønster, og der er det sånn at batteriene alltid fyller seg en del på vei inn til havn, sånn at jeg kan forlate båten med god samvittighet.  Og jeg vet at jeg vil få fylt på mer strøm på vei ut av havna igjen ved neste tur.  Har også en 100A lader og den skrur jeg bare på når jeg en sjelden gang vil ha ekstra påfyll.  Det er egentlig veldig sjelden jeg behøver landstrømslading, selv om jeg ikke har på langt nær så kraftig dynamo som deg. Det er gjerne bare når vi blir liggende i en gjestehavn over mange dager at det er behov for den, og da setter jeg på laderen et par tre timer annenhver dag så har jeg så det rekker.  Jeg tenker at om du ikke har noe som tapper strøm på LFP banken så er det ikke rare laderen du egentlig trenger, bare for å fylle LFP banken halvfull i løpet av uka.  En 3A lader klarer det på 5-6 døgn.  Den 120A laderen er alt for bra til en så enkel bruk .

 

BØstrøm skrev for 15 timer siden:

Ett lite tilleggsspørsmål. Kan man blande forskjellige cellestørrelser fra Wilson i samme batteribank, med samme lading? Tenker å utvide 200A banken min med 700A, istedenfor 12 celler a 200A, slipper jeg med 4 stk a 700A.

Ja det er i utgangspunktet ok så lenge du parallellkobler én og en stor med én og en liten celle, (sånn at du får fire stk. 3.2V 900Ah "celler", sikkert innlysende).  Men da må du vel lage dine egne koblinger, og bør gjøre deg flid med å lage de "symmetrisk" like så de ikke kan bidra til skjevbelastning cellene imellom.  Altså ikke bli fristet til å "fordele" cellene ut i kriker og kroker i båten, hvis du gjør dette av plasshensyn. 

 

Alternativet kan være å lage to "12V" batteripakker, én 200Ah og én 700Ah, som så parallellkobles.  Men da må man ha to BMS'er (ikke nødvendigvis dumt det heller, siden man da får redundans på BMS'ene, men dog til en ekstra kost). 

 

Er det noe særlig å spare eller tjene på å ha forskjellige typer celler forresten?  Trodde det var stort sett "kilopris" på de. 

[BØstrøm]

Var litt mye arbeid med BMS på Wilsonbatteriene. Mange koplinger, og vanntette bokser etterpå. Tanken var en 12volts pakke(4 celler) i paralell med de 4 cellene jeg har. Prisen blir den samme, men risikoen litt større kanskje, hvis man klarer å drepe en celle i ett 700A batteri, er jo kostnaden formidabel, i forhold til gleden av fulle batterier, også ved inverterdrift.

 

Nå var kanskje ideen med å beholde 50A laderen god. bBare synd den ble demontert for to dager siden. Kanskje jeg fortsetter med 120A laderen på blysiden, og monterer en diode fra blysiden til lithiumsiden, som begrenser ladespenningen med 0;7 Volt, og en manuell batteriswitch her, for kun å lade lithium på tur.

 

Opplegget som det er fungerer jo egentlig alldeles utmerket.Når jeg skrur av laderen, og setter på litt forbruk, begynner Lithiumbatteriene straks å støtte blybanken. Målt forbruk fra Lithiumbanken igår var ca 9A, mens totalforbruket lå på 19A. I test over tid, regner jeg med at Lithium gradvis tar over mer av forbruket, siden volten faller mye raskere på blybatteriene. 

 

Beklager. Kuppet denne tråden litt. 

[Klstad]

Hvor skadelig er det å ofte kjøre med motor over lengre tid, f.eks. 8-10 timer? Vil det forkorte levetiden betraktelig på lithiumbatteriene? Har egen regulator, men ikke noen mulighet for å koble ut lading helt.

[BØstrøm]

Hvis du har MC regulator, stopper ladingen hvis du bryter strømmen til den. 

Jeg har tenkt på samme mulighet, men Jørg Becker anbefalt ikke å la dynamo gå på tomgang, da det gir mer sltasje, enn hvis det er litt motstand.Hvis du først lader Lithiumbatteriene med f.eks 13,5, eller 14 volt i bulk, og så ned til 13,3 volt i neste fase, vil jo dette i realiteten kutte ladingen. 

[Klstad]

Nå skal ikke jeg kuppe tråden, men Makspower regulatoren har følgende innstillinger. Hvilken anbefaler du?

1) Lad opp til 14,4 volt. Etter 10 minutter reduseres ladespenningen til floatspenning på 13,8 volt. Raskeste lading.
2) Lad med konstant spenning på 13,8 volt.
3) Lad med konstant spenning på 13,4 volt. 

[BØstrøm]

Hvis du har seilbåt, og bare bruker motor ut og inn av havn, bruker du alternativ 1.

 

Har du seilbåt, og stort forbruk, men går mye for motor, bruker du alternativ 2.

 

Har du seilbåt, men ikke har lært å seile ennå, bruker du alternativ 3.

 

Har du motorbåt, bruker du alternativ 4. Selg båten, og kjøp seilbåt.

[BØstrøm]

Det siste innlegget kan oppfattes som tøvete. Jeg har hverken seil, eller motorbåt, men en bra kombinasjon. Poenget er ett laderegime ved en type bruk, kan bære galt avsted ved annen bruk. Forsåvidt ombord i samme båt også, f.eks ved salg/ ny eier. Hvis det er veldig vanskelig å bytte ladekarakteristikk på Maxpower sin regulator, anbefaler jeg å kutte ladingen ved å skru av regulator(ihvertfall for meg selv); hvis du går for høy ladespenning, over mange timer. Min tro, etter å ha lest det jeg kommer over om LifePo4 batterier(hadde ikke tenkt til å lære så mye om det,men) er at disse batterriene er utviklet for å lades opp, og lades ut. Ikke stå med konstant ladespenning på f.eks 14 volt. Ved landligge kan jo forsåvidt 13;5 volt bli for mye. På den annen side...av jord er det kommet. Du også, og med dagens viten, og opplysning om avfall, og miljøhensyn, tror jeg det blir vanskelig å få med seg batteriene i tradisjonell Vikingbegravelse, for bruk i reisen til, og eventuelt, ved bygging av ny båt i Miklagard. Alternativt, om du velger å ligge i en båt, som blir brent, og sendt ut på vannet. Ikke rare rundtlysende lanterne du trenger da.Mulig jeg blander Miklagard og annen forestilling om underverdenen. Uansett Life i LifePo4 står neppe for evig liv. Jeg ser også ett annet problem komme. Ved altfor god håntering av disse batteriene, vil jo jordens overflate overstrømmes av dem. Kommunene må kjøpe egnede brøtebiler som skyfler batteriene, fult brukbare, inn i hagene til folk.Takke meg til en meter snø.....

[Klstad]

Takk for svaret. Jeg har seilbåt og ligger et sted mellom alternativ 1og 2. Med små barn blir det noen ganger litt motorkjøring. Er ikke enkelt å endre ladekarakteristikk. Utfordringen blir å finne ut hvordan en kobler ut regulatoren.

[BØstrøm]

Vil tro at ledningen merket start, gir strøm til regulator. Isåfall sett en bryter på denne. Alternativt bruker du alternativ 3; for å safe. Personlig så hadde jeg nok tatt sjansen på 13;8 volt kontenuerlig. Bruker du båten mye, ligger du vel alikevel 99% av tiden i havn. Jeg tror det vil være lurt å tappe ned batteriet litt før lagring, som du kan lese mer om lenger opp på siden.