Aber hallo, was war den hier los? Müsst ihr nicht arbeiten tagsüber? Pfingsturlaub?
Ich habe 2 Samsung-Dokumente zum Thema Ladetiefe vs. Zykluslebensdauer.
In einem geht's um akkugepufferte Solar-Straßenlampen, im anderen um Energy Storage Anwendungen. In beiden Fällen müssen die Zellen viele Zyklen lang halten (täglich mindestens einen), viele Jahre, und das bei teilweise hohen Temperaturen in geladenem Zustand (Solar-Straßenlampe tagsüber wenn die Sonne draufknallt).
Toller Lesestoff, voll mit interessanten Daten und Diagrammen. Ich finde beide Dokumente nicht online, kann sie also nicht verlinken, und wesentliche Ausschnitte 1:1 posten geht wg. Forenrichtlinien nicht.
Samsung hat darin untersucht und dokumentiert, wie schnell die Zellen (Typen -22F und -26F) unter folgenden Randbedingungen altern:
- Temperatur,
- Maximal genutzter Ladezustand (State of charge, SOC),
- Maximale genutzte Entladetiefe (Depth of discharge, DOD),
SOC und DOD sind Ladung (mAh), bezogen auf Nennkapazität.
Annahme: Zelle mit 2,6 Ah
SOC 100% bedeutet dann: vollgeladen bis zum Stehkragen mit 4,20V, also 2,6Ah Ladung drin.
SOC 90% bedeutet: nur 2,6Ah x 0,9 = 2,34Ah drin, Spannung ca. 4,1V
SOC 80%: 2,6Ah x x 0,8 = 2,08Ah drin, Spannung ca. 4,0V
SOC kann man ziemlich gut aus der Zellen-Ruhespannung ableiten, und umgekehrt.
DOD gibt an, wie weit man entlädt, d.h. wieviel Restladung man bewusst in der Zelle drinlässt, ebenfalls auf Nennkapazität bezogen.
DOD 100% bedeutet: bis zum regulären Entladeschluss, Zelle also ganz leer.
DOD 90%: 10% dringelassen, also 0,26Ah im Beispiel.
DOD 80%: 20% dringelassen, also 0,52Ah im Beispiel.
DOD ist nach meinem Verständnis nichts anderes als 100%-SOC. Ich finde DOD verwirrend, man kann es auch einfach durch SOC ausdrücken: ein bis 80% DOD entladener Akku hat noch 20% SOC.
Heißt: wenn in o.g. Dokument drinsteht: SOC 70%, DOD 80%, dann wurde bis SOC 70% (ca. 3,9V) GEladen und bis SOC 20% (noch 0,52Ah drin) ENTladen. Man hat also immer nur 50% der Kapazität genutzt (1,3Ah).
Bezogen auf einen Tank mit z.B. 100 l Volumen: Man füllt nur bis zur 70 Liter Marke und tankt nach, sobald die 20 Liter Marke erreicht ist.
Man könnte nun sagen: ja und, die Zellen halten dann zwar mehr Zyklen, aber dafür muss ich auch öfter laden.
Stimmt, ABER man betrachte folgende Zahlen, umgesetzt in reine SOC-Notation:
70% - 20% (geladen bis 70%, entladen bis 20%, also 50% der Kapazität genutzt): 5000 Zyklen
100% - 0% (geladen bis 100%, entladen bis 0%, also 100% der Kapazität genutzt): 500 Zyklen.
Heißt: wenn man die Kapazität nur zur Hälfte ausnutzt, muss man zwar doppelt so oft laden (oder braucht doppelt so viele Zellen), aber sie halten 10 Mal so viele Zyklen. Also eine Verbesserung der Lebensdauerkapazität um Faktor 5.
Vielleicht wird mit diesen Erklärungen die weiter oben schon gepostete und hier nochmal ergänzte Tabelle verständlicher:
Man kann auch viele 1000 Zyklen schaffen, wenn man sie nicht ganz voll und leer macht, z.B. sich nur zwischen 20% und 80% Ladezustand (SOC) bewegt. Wobei die oberen 20% wegzulassen deutlich mehr bringt.
100% - 0% (100% genutzt): 500 Zyklen
100% - 10% (90% genutzt): über 500 Zyklen
90% - 0% (90% genutzt): 1500 Zyklen
100% - 20% (80% genutzt): 1000 Zyklen
90% - 10% (80% genutzt): über 1500 Zyklen
80% - 0% (80% genutzt): 3000 Zyklen
90% - 20% (70% genutzt): 2000 Zyklen
80% - 10% (70% genutzt): über 3000 Zyklen
70% - 0% (70% genutzt): 4000 Zyklen
80% - 20% (60% genutzt): 3500 Zyklen
70% - 10% (60% genutzt): 4500 Zyklen
70% - 20% (50% genutzt): 5000 Zyklen
bis zum Rückgang auf 70% der Neukapazität.
Kalendarische Alterung: Lagerung bei 25°C mit
100% SOC: 5 Jahre,
90% SOC: 10 Jahre,
80% SOC: 15 Jahre
bis zum Rückgang auf 70% der Neukapazität.
Wie The_Driver schreibt: was der Zelle weh tut, sind Phasen über 4V.
Sehr aufschlussreich sind die
fett hervorgehobenen Zeilen:
Nutzt man z.B. nur 80% der verfügbaren Kapazität, lässt also 20% ungenutzt, dann macht es einen riesigen Unterschied, ob man die oberen 20% nicht nutzt, also nicht ganz voll lädt, aber ganz entlädt (3000 Zyklen), oder ganz voll lädt, aber nicht ganz entlädt (1000 Zyklen): die genutzte Kapazität pro Zyklus ist gleich, aber die Zyklenzahl um Faktor 3 verschieden.
Es bringt also wesentllich mehr, die Zelle nicht ganz voll zu laden, als sie um den gleichen Ladungsbetrag nicht ganz zu entladen.
Das sei mal Leuten gesagt, die unbedingt wollen, dass ihr Lader die Zellen auf 4,20V "schön randvoll" lädt (am liebsten noch ein kleines bisschen mehr), auf auf der anderen Seite aber schon Angst um ihre Zellen kriegen, wenn sie mal mit 3,3V aus der Lampe kommen.