Protože se již dlouho zajímám o elektromobily (zatím převážně teoreticky),
zaměřuji se na životnost baterií, tedy velmi drahé části elektromobilu.
Obecně se uvádí, že ji ovlivňuje způsob nabíjení, doporučuje se nabíjet cca na 80% maximální kapacity,
negativní vliv má mít vysoká teplota baterií, příp. rychlonabíjení (což
podle způsobu chlazení může mimo jiné zapříčinit vysokou teplotu).
Doporučení nenabíjet baterie na 100% vydal jak Elon Musk:
https://vtm.zive.cz/clanky/elon-musk-vysvetluje-proc-neni-dobre-nabijet-tesly-na-100-/sc-870-a-198422/default.aspx
tak nedávno Volkswagen, právě kvůli životnosti:
http://www.hybrid.cz/volkswagen-garantuje-ze-jeho-baterie-si-udrzi-70-kapacity-za-osm-let-nebo-160-000-km
Kvůli
varování před rychlým nabíjení jsou překvapivé informace o malém
poklesu kapacity baterií u aut často využívajících Superchargery:
https://www.teslamagazin.sk/strata-kapacity-baterie-elektromobilu-tesla/
Protože je podobných odlišných informací víc, pustil jsem se do testování v různých podmínkách:
- životnost při plném využívání kapacity (nabíjení na 100% / vybíjení na 0)
jak při běžné pokojové teplotě (články dosahují teploty kolem 30°C), tak při zvýšené teplotě 50°C
nyní doplňuji testování Li-Ion článků dalších výrobců (Samsung, LG Chem a LiitoKala)
zatím ještě není znát výrazný pokles kapacity baterie pracující při 50°C,
pokles kapacity se začal zrychlovat cca po 500 cyklech (1/2 roku)
- životnost při využívání 80% kapacity článků, to prakticky znamená snížení udávaného dojezdu na 80%
zkouším nejen nabíjení na 80% a následné vybíjení na 0,
ale také nabíjení na 90% a následné vybíjení na 10% - netuším proč, ale má výrazně horší vliv na životnost, i při testování dalšího článku
a také opakované nabíjení na 100% a vybíjení na 20%
V těchto případech využíváme kapacitu baterií shodně.
Před delší cestou neváhejte baterii nabít na 100%, budete mít rezervu a pro baterii to občas není problém.
- další článek baterie testuji při nabíjení na 75% a vybíjení na 25%, t. zn. využívání kapacity na 50%
-
nejzajímavější je testování článku, který se nabíjí / vybíjí jen na 10%
své kapacity, jako při jízdách "kolem komína", do práce a pod.
ztráta kapacity je minimální: pouze 3% místo 16% po ujetí 150 tisíc km (při nabíjení na 55% / vybíjení 45%, přidám další alternativy),
je to v rozporu s občas zmiňovaným používáním elektromobilu s delším dojezdem:
kdy chce uživatel několik dnů jezdit a pak teprve baterii nabít, výrazně si tak zvětší ztrátu kapacity
Kvůli dostupnosti testuji Li-Ion články Panasonic NCR18650B, "chemie" NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (LiNiCoAlO2),
stejná chemie se používá u klasických vozů Tesla Model S a Model X, víc https://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion
Výrobce uvádí životnost cca 500 nabíjecích cyklů pro pokles kapacity maximálně o 15%.
Tesla ve spolupráci se společností Panasonic pro zvýšení životnosti
postupně "chemii" optimalizuje, nyní vyvíjí modifikaci článků NMC
(lithium nickel manganese cobalt oxide, používá je ve stacionárních
systémech), měly by mít výrazně vyšší životnost, plánuje se až milion
mil.
Z podobných článků (16 bloků po 6x74 článcích, t. j. 7104 ks) se skládá původní baterie Tesla Model S o kapacitě 85 kWh:
https://elektrickevozy.cz/clanky/jak-to-ze-tesla-dosahne-vykonu-310-kw-z-tuzkove-baterie
Uvedené články 18650 (průměr 18, délka 65mm) se používají nejen v Tesla Model S a Model X,
také ve většině baterií pro notebooky - i když mnohdy s jinou chemií.
Tesla Model 3 (a nový Model Y) používá větší články 2170 (aneb 21700), kapacita až kolem 5Ah)
Nová verze Tesla Model Y, která by se měla od roku 2021 (spíš 2022) vyrábět v nové
Gigafactory u Berlína, bude používat nové velké články 4680, kapacita
až 27 Ah.
Zakoupené články jsou z jedné série vyrobené v roce 2017, měřit jsem začal postupně od června 2019.
Tak dlouho mi trvalo, než jsem vše připravil, aspoň se trochu projeví také stáří článků.
K nabíjení používám standardní lineární obvod TC4056A, který nabíjí proudem 1A,
po dosažení napětí 4.2V se nabíjecí proud začne snižovat a po poklesu na 0.1A se nabíjení ukončí.
Tedy podobně jako v elektromobilu, zpomalení v závěru nabíjení Li-Ion baterie vyžadují.
Vybíjení je jednodušší, do žárovky, proudem až 1.2A, ta zajistí menší kolísání proudu při snižujícím se napětí článku.
Ukončí se při poklesu na 2.5V, opět podle doporučení výrobce.
Po každém nabití/vybití je pauza 15 minut (Panasonic při měření dělá pauzu 20 minut).
U částečných cyklů nabíjení jsem pauzu zkrátil, aby se měření příliš neprodlužovalo.
Tato rychlost nabíjení a hlavně vybíjení se podobá běžnému provozu elektromobilu.
Při každém nabíjecím/vybíjecím cyklu se pomocí obvodu INA219 (12-bitový převodník) měří napětí i proud článku.
Měření se provádí každou sekundu, minutové průměry se ukládají do grafů (dole) a jsou podkladem pro tabulku.
Vlastní měření je automatické, pomocí procesorů ESP8266, zpracování naměřených dat pro grafy probíhá automaticky na serveru.
Tabulka s poklesem kapacity různých způsobů používání Li-Ion článků
Zde uvedený orientační počet cyklů je přepočtený, jako by se využívala kapacita článků na 100%.
Skutečný počet cyklů je (mimo prvních 4 řádků) vyšší, až 10x, nejde tedy o úplné cykly.
Detaily jsou dál u grafů kapacity jednotlivých článků.
Panasonic
u testovaných článků uvádí životnost 500 cyklů pro pokles max. 15%, LG
500 cyklů pro pokles max. 30%, Samsung 250 cyklů pro pokles max. 40%.
Všechny s rezervou udávaný počet cyklů překračují.
využívání baterie na |
počáteční kapacita |
cyklů/km do poklesu na 70% |
50 000 km cca 166 cyklů |
100 000 km cca 333 cyklů | 150 000 km cca 500 cyklů |
200 tisíc km cca 700 cyklů |
300 tisíc km cca 1000 cyklů |
400 tisíc km cca 1300 | 500 tisíc km cca 1800 | 750 tisíc km cca 2800 | 1 milion km |
100% - nabíjení na 100%, vybíjení na 0 |
3.26 Ah |
1176 / 319 tis. |
5.5% |
11% | 16% | 19% | 27% | --- 1417 cyklů | --- | ||
100% - totéž, ale při teplotě 50°C | 3.34 Ah | 854 / 242 tis. |
6% | 10.5% | 16% | 23% |
45% (58% cold)
| 74% | --- 2700 cyklů | --- | |
100% - Li-Ion článek Samsung INR18650-25R | 2.51 Ah |
1002 / 273 tis. |
5.5% |
9.5% |
15% |
22%
|
35%
| 47% | 53% | --- | |
100% - Li-Ion článek LG INR18650-M26 | 2.56 Ah | 660 / 192 tis. |
3.5% |
6% |
16% |
45% !
|
--- 900 cyklů
| --- |
---
| --- | |
100% - Li-Ion článek LiitoKala NCR18650B | 3.31 Ah | 516 / 136 tis. | 17% | 26% |
30% |
32% |
40% |
||||
100% - LiFePO4 1.5 Ah O'CELL IFR18650P | 1.53 Ah | 0.7% | 2% | 3% | 4% | 5% | 7% | 8.5% |
|||
80% - nabíjení na 80%, vybíjení na 0 | 3.20 Ah |
2940 / 762 tis. |
4.0% |
8% | 10% | 12% | 17% | 20% | 26% | 30% | 32% |
80% - nabíjení na 90%, vybíjení na 10% další článek pro ověření | 3.23 Ah 3.28 Ah | 1440 / 402 tis. |
4.0% 5% | 7.5% 7% | 9% 9% | 12% 14% | 18% 19% |
30% 24% | 42% 26% | --- 32% | |
80% - nabíjení na 100%, vybíjení na 20% |
3.19 Ah | 2320 / 647 tis. |
2.8% | 5% | 6% | 8% | 10% | 14% | 18% | 42% | --- 4152 cyklů |
80% - LiFePO4 nabíjení na 80%, vybíjení na 0 | 1.52 Ah |
3% |
4% |
4% |
4.5% |
5% |
6% |
6% |
|||
80% - LiFePO4 nabíjení na 90% / 10% | 1.50 Ah | 2.7% | 3.3% | 5% |
5% |
6% |
7% |
10% |
|||
80% - LiFePO4 nabíjení na 100% / 20% | 1.53 Ah | 4.0% | 5% | 5% |
6% |
7% |
9% |
10% |
|||
50% - nabíjení na 75%, vybíjení na 25% | 3.25 Ah | >2600 / 750 t. |
4.6% | 6% | 7% | 9% | 13% | 16% | 17% | 22% | 24% |
10% - nabíjení na 55%, vybíjení na 45% | 3.25 Ah |
>2400 / 750 t. |
2% | 3% | 3% |
4.5% |
5.5% | 7.5% | 10% | 13% | 16% |
10% - nabíjení na 80%, vybíjení na 70% | 3.20 Ah | >2000 / 600 t. |
2.5% | 6% |
8% |
12% | 14% | 16% | 16% | 19% | |
10% - nabíjení na 100%, vybíjení na 90% další článek pro ověření |
3.26 Ah 3.26 Ah |
>850 / 306 t. |
2.5% | 4% |
7% |
8% | 27% | --- 947 cyklů |
Graf s porovnáním kapacity různých způsobů používání Li-Ion článků
Na ose x je přepočtený počet "plných" nabíjecích cyklů, každý znamená téměř 300 ujetých km,
podobně jako dojezd běžných elektromobilů. Přesněji počítám 100 km / 1 Ah.
Osa y zobrazuje kapacitu jednoho článku (mAh).
červená |
Panasonic, využití na 100% |
fialová |
Panasonic, využití na 100%, testovaný při 50°C |
tmavě zelená |
Samsung 2.5 Ah, využití na 100% |
modro fialová |
LG Chem 2.5 Ah, využití na 100% |
tmavší červená | LiitoKala NCR18650B, využití na 100% |
šedá |
LiFePO4 noname 3.2 V 1.5 Ah O'CELL IFR18650P, 100% |
žlutá |
Panasonic, využití na 80% (100/20, 90/10, 80/0) |
modrá |
Panasonic, využití na 50% (75/25) |
zelená |
Panasonic, využití na 10% (55/45, 80/70, 100/90) |
Reálný maximální dojezd "pořádných" elektromobilů dnes obvykle mírně přesahuje 300 km, mimo dálnici i 400 km:
https://fdrive.cz/clanky/realny-test-dojezdu-20-elektromobilu-v-zime-ktery-dojede-nejdal-5160
Reálné zkušenosti z provozu některých elektromobilů se hodně liší:
Například u vozů Tesla i hybridů Toyota/Lexus jsou zkušenosti uživatelů nečekaně dobré:
http://www.hybrid.cz/baterie-tesla-si-udrzi-pres-80-kapacity-i-po-800-000-km
Zkušenosti s jinými vozy bývají horší, mám informace o starším Renault Fluence Z. E. (výrobce baterií údajně LG Chem)
a BMW i3 (Li-Ion baterie Samsung), oba vozy používal pan Černý:
V případě Renault Fluence došlo k poklesu kapacity cca na 80 % po ujetí 60 tisíc km v průběhu 3 let,
ani nemluvě o záruční výměně motoru kvůli špatnému izolačnímu stavu.
BMW i3 také po necelých 3 letech a 75 tisících km díky podobnému poklesu kapacity cca na 80%
nedojel z Prahy do Jablonce nad Nisou (ani rychlostí kamionu)...
Trasa má necelých 100 km, převýšení + 370m (start 260 m n.m., cíl 630 m n.m.).
Jedná se o i3 s původní "menší" baterií 33.2 kWh - 94 Ah.
Vypadá to, že problémy mají uživatelé vozů s malou kapacitou baterií, které se musí nabíjet na 100%
a dost často vybíjet prakticky k nule...
Přesně v souladu s výsledky měření.
Parametry Li-Ion baterií se zhoršují nejen počtem nabíjecích cyklů, ale pochopitelně i stárnutím.
Začal jsem proto testovat další články, nejprve v režimu 1 nabíjecí cyklus týdně.
To je zhruba 300 km, za rok 15 600 km, což je stále více, než průměrný roční nájezd v ČR.
U prvního článku nabíjecí cyklus končí nabitím na 100%, stejně tak u druhého a třetího (tentokrát Samsung a LG).
Podobný režim čeká spoustu článků v bateriích notebooků.
Bude tak vidět, co s článkem udělá prakticky trvalé plné nabití.
Aktualizace: Panasonic po roce bez problému, Samsung je na odpis...
Třetí článek pro změnu nechávám trvale vybitý a 1x týdně se plně vybije / nabije.
Čtvrtý článek zůstává na úrovni 60% nabití, 1x týdně se plně nabije / vybije / nabije na 60%.
Pochopitelně je nutné si uvědomit, že baterie jiného typu, s jinou "chemií" budou mít o něco jiné vlastnosti.
Ale pořád lepší něco změřeného, než historky na základě dojmů...
V tomto případě se jedná vyloženě o dlouhodobé testování, zajímavé výsledky budou až po několika letech.
Bylo by zajímavé otestovat nové typy baterií Panasonic / Tesla - jen je sehnat,
u kterých se předpokládá reálná životnost 20 let...
Další otázkou je, jak to bude u dalších výrobců, koncernu VW vč. Škoda Auto,
kteří obvykle používají prizmatické články vyráběné u LG Chem, Samsung, SK Innovation, Northvolt...
Zatím to vypadá, že u článku Samsung s podobným typovým označením proti článku LG
klesá kapacita mnohem rychleji jak v tomto testu, tak v základním testu opakujících se cyklů nabíjení/vybíjení.
Aktualizace: cca po 400 cyklech zrychleně klesá i kapacita článku LG, ve zhoršování nyní "předbíhá" Samsung.
Zejména koncern při současném nedostatku vezme, co bude a zákazník může mít po 8 letech pořádný problém.
Aspoň bude-li cenová politika náhradních baterií podobná,
jako je dnes u většiny náhradních dílů v autorizovaných servisech Škoda.
Např. ceny baterií od BMW to jen potvrzují (pro i3 někdy vyšší než celé auto), ale najdou se výjimky.
Podle informací ze servisu Škoda (2021 06) to nakonec není tak hrozné, auto stojí víc :-):
- bateriový modul pro Enyaq (á 24 článků LGX E78, podle typu 8-12 modulů): 39 tisíc Kč vč. DPH
- kompletní trakční baterie pro Enyaq IV 80: 516 tisíc Kč vč. DPH
Mohu
tak nejvýš doufat, že články LGX E78 z polské továrny LG, se kterými se počítá pro
Enyaq (až 3x 96 čl. x 78Ah)
vydrží víc díky jiné chemii NCM712 - s nižším obsahem kobaltu než předchozí LG s NCM622 (poměr nikl-kobalt-mangan), údajně 2000 cyklů...
23.10.2020 dorazily 2 ks na testování.
Po pár týdnech je jasné, byly to asi zmetky z výroby, odešly během prvních několika cyklů.
Na ose x každý bod představuje jeden cyklus nabití/vybití,
na ose y je kapacita článku v příslušném cyklu (mAh).
Asi se také divíte nestabilitě měření (rozkolísanosti) prvního grafu.
Aktuálně mám ověřeno, že se jedná se o vliv různě intenzivního chlazení, víc zde...
Fialově je výsledek alternativního měření, článek nabíjen/vybíjen "na plno", ale v tepelné komoře při přesné teplotě 50°C.
Zakolísání kapacity na začátku je dáno postupným měřením s přirozeným chlazením / chlazením/ topením na 30/40/50/60°C.
Projeví se negativní vliv teploty na životnost Li-Ion článku (a celé baterie).
- 2. článek nabíjený na 80% a vybíjený na 0, kapacita změřená při vybíjení je pro zobrazení v grafu přepočtena
Aktuální počet nabíjecích cyklů: 8032, aktuální kapacita 10 mAh, t. j. 0 % z maximální 3200 mAh, na baterii ujeto 1 472 909 km.
- 3. článek nabíjený na 100% a vybíjený na 20%, kapacita změřená při vybíjení je pro zobrazení v grafu přepočtena
Článek odešel "náhle", po necelých 3 letech nepřetržitého provozu - je
přerušený po 4150 nabíjecích cyklech, ujeto 825 702 km (DOD 80%).
- 4. článek nabíjený na 90% a vybíjený na 10%, kapacita změřená při vybíjení je pro zobrazení v grafu přepočtena
Počet nabíjecích cyklů (článek A - "odešel"): 4059, kapacita na
konci měření 90 mAh, t. j. 3 % z maximální 3230 mAh, na baterii ujeto
669
720 km.
Aktuální počet nabíjecích cyklů (článek B): 4899, aktuální kapacita 2130 mAh, t. j. 65 % z maximální 3300 mAh, na baterii ujeto 976 628 km.
Přibližně
každých 50 nabíjecích cyklů se provede kalibrace kapacity, t. j. plné
nabití a vybití, změřená kapacita se používá při dalším nabíjení /
vybíjení.
Na ose x každý bod představuje jeden úplný cyklus nabití/vybití, pro jednoduchost vynechávám každou 5. změřenou hodnotu.
Aktuální počet nabíjecích cyklů: 13158, aktuální kapacita 2190 mAh, t. j. 67 % z maximální 3250 mAh, na baterii ujeto 1 684 820 km.
- 6. článek nabíjený na 55%, vybíjení je ukončeno na 45% (po
změření napětí v okamžiku vybití na 45% v kalibračním cyklu),
Aktuální počet nabíjecích cyklů: 60400, aktuální kapacita 2610 mAh, t. j. 80 % z maximální 3250 mAh, na baterii ujeto 1 695 332 km.
- 7. článek nabíjený na 80% a vybíjený na 70% (po
změření napětí v okamžiku vybití na 70% v kalibračním cyklu),
Aktuální počet nabíjecích cyklů: 55799, aktuální kapacita 2590 mAh, t. j. 81 % z maximální 3200 mAh, na baterii ujeto 1 504 972 km.
- 8. článek nabíjený na 100% a vybíjený na 90%
Počet
nabíjecích cyklů (článek A - "odešel"): 9470, kapacita na konci měření 0 mAh,
t. j. 0 % z maximální 3260 mAh, na baterii ujeto 306 410 km.
Aktuální počet nabíjecích cyklů (článek B): 12681, aktuální kapacita 2310 mAh, t. j. 71 % z maximální 3260 mAh, na baterii ujeto 394 276 km.
Jedná se o jinou variantu lithium-iontového článku, který používá katodu z materiálu LiFePO4,
hlavní rozdíly proti klasickým článkům Li-Ion:
- pracovní napětí: 2.5 - 3.6V místo 2.5 - 4.2 (střed 3.2 místo 3.7V), takže sice menší, ale méně kolísající napětí
- menší kapacita při stejné hmotnosti a rozměrech, přibližně poloviční
(u nejnovějších článků používaných v elektromobilech je rozdíl menší)
- násobně delší životnost (ověřuji)
- obvykle o něco nižší cena
- vysoká tepelná stabilita (prakticky vylučuje vznícení článků)
- používají dostupnější materiály, nepotřebují problematický kobalt
- hlavní využití dosud bývalo v úložištích energie, např. u fotovoltaických elektráren, nově i v elektromobilech
- vyrábí se zatím (2022) převážně v Číně, do elektromobilů je tam dává i Tesla (pro modely se standardním dojezdem)
Následuje porovnání životnosti článku vybíjeného na 100% s článkt vybíjené do hloubky 80%.
Původní informace uvádějí, že je nejlepší provozovat je v režimu 90% / 10%,
ale podle posledních zpráv (viz novinky dole) to může být jinak.
Takže uvidíme :-)
Test jsem začal dvěma no-name články velikosti 18650 v již nepoužívaných testerech, nabíjením 100% / 0 a 100% / 20%.
Přidal jsem i články nabíjené v režimu 90% / 10% a také 80% / 0.
Stačilo použít jiný napájecí zdroj pro tester, tentokrát spínaný s obvodem TP5000.
Kvůli nově postavené fve jsem začal testovat i větší články, typické pro FVE: CATL 26 Ah a HIGEE 120 Ah, které mi už pracují ve FVE.
Znamenalo to složitější úpravu zdrojů v testerech, původně určených pro články LGX E78.
Pochopitelně je tam jiné měřítko osy Y (x10 a x100).
První výsledky mě nemile překvapily: "slavný" CATL nedrží kapacitu, snad se to usadí.
Skokové zvýšení kapacity po 30. cyklu je dáno úpravou nabíjení:
vypínání až při poklesu na 1.3A (C/20 při 3.6V, bylo nastaveno na 6A
pro větší články).
článek |
režim nabíjení / vybíjení | |
O'CELL IFR18650P 1.5 Ah | 100% / 0, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 2746, aktuální kapacita 1320 mAh, t. j. 86 % z maximální 1530 mAh, na baterii ujeto 783 567 km.
|
O'CELL IFR18650P 1.5 Ah | 100% / 20%, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 5414, aktuální kapacita 1230 mAh, t. j. 80 % z maximální 1530 mAh, na baterii ujeto 1 175 082 km.
|
O'CELL IFR18650P 1.5 Ah | 90% / 10%, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 5503, aktuální kapacita 1240 mAh, t. j. 83 % z maximální 1500 mAh, na baterii ujeto 1 185 127 km.
|
O'CELL IFR18650P 1.5 Ah | 80% / 0, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 4526, aktuální kapacita 1360 mAh, t. j. 90 % z maximální 1510 mAh, na baterii ujeto 1 025 695 km.
|
CATL 3.2V 26 Ah -> HIGEE 3.2V 120 Ah |
100% / 0, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 354, aktuální kapacita 119250 mAh, t. j. 100 % z maximální 119250 mAh, na baterii ujeto 4 312 km.
|
HIGEE 3.2V 120 Ah -> YINLONG 50 Ah | 100% / 0, aktuální počet nabíjecích cyklů: | 52, aktuální kapacita 126850 mAh, t. j. 100 % z maximální 126850 mAh, na baterii ujeto 6 131 km.
|
článek |
režim nabíjení / vybíjení | |
Panasonic NCR18650B | po skončení každého týdenního cyklu nabití na 100%, cyklů: | 231, aktuální kapacita 1390 mAh, t. j. 43 % z maximální 3200 mAh, na baterii ujeto 64 510 km.
|
Panasonic NCR18650B | po skončení každého týdenního cyklu vybití na 0, cyklů: | 232, aktuální kapacita 2780 mAh, t. j. 84 % z maximální 3290 mAh, na baterii ujeto 69 311 km.
|
Panasonic NCR18650B | po skončení každého týdenního cyklu nabití na 60%, cyklů: | 214, aktuální kapacita 2940 mAh, t. j. 90 % z maximální 3250 mAh, na baterii ujeto 65 567 km.
|
Panasonic NCR18650B | 1x měsíčně plný cykl, denně vybití z 80 na 70% a nabití zpět, cyklů: |
1186, aktuální kapacita 3090 mAh, t. j. 94 % z maximální 3270 mAh, na baterii ujeto 48 170 km.
|
Samsung INR18650-25R | je určen do nářadí, ne pro elektromobily, nabíjení na 100%, cyklů: pro špatné výsledky druhý v totožném režimu, cyklů: | 235, aktuální kapacita 1470 mAh, t. j. 58 % z maximální 2530 mAh, na baterii ujeto 39 214 km.
183, aktuální kapacita 1180 mAh, t. j. 47 % z maximální 2520 mAh, na baterii ujeto 28 176 km. |
Samsung INR18650-25R | totéž, šetřen nabíjením na 60%, cyklů: | 188, aktuální kapacita 2210 mAh, t. j. 87 % z maximální 2540 mAh, na baterii ujeto 43 713 km.
|
LG INR18650-M26 | také je určen do nářadí, cyklů: | 191, aktuální kapacita 360 mAh, t. j. 14 % z maximální 2630 mAh, na baterii ujeto 24 368 km. |
Již v počátcích měření jsem byl nemile překvapen prakticky skokovými změnami zjištěné kapacity.
Projevují se v grafu kapacity prvního měřeného článku, kde se kapacita měří při každém cyklu, dosahují 3, někdy až 5%.
Protože se změny projevovaly vždy při nějakém zásahu do testeru (třeba jen přemístění,
aktualizace programu, ....), předpokládal jsem např. nestabilní přechodový odpor držáku baterie.
Tam také zpočátku problém byl (bylo to krásně vidět na grafu nabíjecího proudu), ale:
Celý modul testeru (dnes již 11) jsem chladil malým samostatným ventilátorem.
Důvodem je přehřívání lineární nabíječky zpočátku nabíjení
(při velkém rozdílu mezi vstupním napětím 5V a napětím článku),
které způsobovalo omezení nabíjecího proudu.
Omezení se projevovalo na grafu nabíjecího proudu výraznou proláklinou na počátku.
Jenže: postupně upřesňuji, že se zejména při výraznějším chlazení naměří nižší kapacita článku.
A ventilátor občas přemístím (později hlavně pro ověření dále uvedeného)...
Dělal jsem také testy přesnosti použitého měřícího obvodu INA219 při různé teplotě,
ale tam asi problém nebude.
27.9. mám měřením potvrzeno, že kapacitu snižuje chlazení článku na pokojovou teplotu při vybíjení.
Nyní pomocí digitálního teplotního čidla DS18B20 měřím (je přilepeno a tepelně izolováno k článku),
jakých teplot článek dosahuje v jednotlivých částech nabíjecího/vybíjecího cyklu (bez chlazení).
Po oddělení držáku s článkem jsem si jednoznačně ověřil, že jde opravdu o vliv chlazení článku.
Výkyvy do "plusu" na konci životnosti prvního článku (100% - 0%) jsou způsobeny přestávkami,
kdy stejný modul testeru 1x týdně používám k testům článků nabíjených na 100% (a 60% a 0%).
Článek si "odpočine" a po přestávce má krátkodobě zvýšenou kapacitu.
V březnu 2020 jsem s chlazením přestal, vyřešil jsem to "měkkým" zdrojem 5V.
Graf průběhu teploty Li-Ion článku při nabíjení / vybíjení, bez chlazení / s chlazením.
Zajímavý je výrazný nárůst zahřívání článku na konci vybíjení, článek asi "dostává zabrat"...
Je vidět, že kapacitě Li-Ion článků (na rozdíl od životnosti) svědčí vyšší provozní teplota.
Odpovídá tomu i informace, že má rekuperační brzdění omezený výkon zpočátku jízdy, při studené baterii.
Ostatně si stačilo přečíst parametry článku, kapacita je tam měřena při 6 různých teplotách od -10 do 60°C.
Mé změřené výsledky jsou zde (na novém článku), pokračuji jeho zrychlenou likvidací při 50°C
kapacita (Ah) | % | |
nucené chlazení na 22°C | 3.15 | 96.6% |
přirozené chlazení | 3.26 | 100% |
ohřívání na 30°C | 3.25 | 99.7% |
ohřívání na 40°C | 3.31 | 101.5% |
ohřívání na 50°C | 3.34 | 102.5% |
ohřívání na 60°C | 3.33 | 102.1% |
Podle informace od modeláře a současně elektromobilisty pana Černého je možné plně nabité Li-Ion baterie
zničit za pár týdnů, pokud zůstanou v létě v rozpáleném autu.
Je to logické, rychlost chemických reakcí (tedy i stárnutí baterie) s teplotou roste, viz rychlostní konstanta.
Tato rychlost se při zvýšení o pouhých 10°C zvýší přibližně na dvojnásobek.
Průběhy nabíjecího/vybíjecího proudu a napětí článků v průběhu dnešního dne (reálný graf)
kladné hodnoty ukazují nabíjecí proud, s poklesem v závěru nabíjení, záporné vybíjecí proud
0. V testeru jsem původně měřil článek Panasonic NCR18650B při zvýšené teplotě 50°C,
vydržel 854 nabíjecích cyklů do poklesu na 70%
(odpovídá cca 242 tis. ujetých km), s ohledem na "týrání" to není tak
málo...
V lednu 2022 jsem začal testovat článek LiFePO4 typu O'CELL IFR18650P (režim 100% / 0).
Občas tester používám k dalším testům.
1. Nabíjení na 100% kapacity, vybíjení na 0 - článek jsem po 1417 cyklech odpojil,
přestal klesat nabíjecí proud na konci nabíjení, asi vlivem dendridů...
Aktuálně testuji článek LiitoKala NCR18650B.
2. Nabíjení na 80% kapacity, vybíjení na 0
3. Původně nabíjení na 100% kapacity, vybíjení na 20%, článek vydržel 4150 cyklů, DOD 80%, ujeto 825 702 km
V červnu 2022 jsem začal testovat článek LiFePO4 typu O'CELL IFR18650P (režim 80% / 0).
4. Nabíjení na 90% kapacity, vybíjení na 10% - článek odešel rychleji proti ostatním, pro ověření testuji další
5. Nabíjení na 75% kapacity, vybíjení na 25%
6. Nabíjení na 55% kapacity, vybíjení na 45%
7. Nabíjení na 80% kapacity, vybíjení na 70%
8. Nabíjení na 100% kapacity, vybíjení na 90% - druhý testovaný článek pro potvrzení rychlého poklesu
9. Původně Li-Ion článek Samsung ING18650-25R (100% / 0),
od února 2022 článek LiFePO4 typu O'CELL IFR18650P (režim 90% / 10%).
10. Původně Li-Ion článek LG INR18650-M26,
do poklesu na 70% vydržel jen 660 cyklů, což odpovídá cca 192 tisíc ujetých km.
V lednu 2022 jsem začal testovat článek LiFePO4 typu O'CELL IFR18650P (režim 100% / 20%).
11. Test délky života NCR18650B v režimu 1 plný cyklus, pak 30x vybití/nabití na 70/80% každý den
12. Původně test délky života LGX E78 (Enyaq) v režimu 1 plný cyklus, pak 30x nabití/vybití na 80/70% každý den
Baterie byla vadná, test jsem předčasně ukončil.
Počítám s testováním dalších článků LiFePo4 pro FVE.
Napětí článků na ose Y (žlutě) je nutné vydělit 10x (kvůli přiměřené velikosti grafu).
13. Nabíjení LGX E78 (Enyaq) na 75% kapacity, vybíjení na 25%
Předčasně ukončený test, dále jsem testoval LiFePo4, které používám ve
FV elektrárně (HIGEE 120 Ah, reálně mají nové 126 - 128 Ah), ale přestal jsem - drží :-)
Napětí článků na ose Y (žlutě) je nutné vydělit 10x (kvůli přiměřené velikosti grafu).
Teplota měničů nabíječů článků
Aktuality
- 23.10.2020 přepravní služba dovezla 2 ks zakoupených článků LGX E78, které se používají ve Škodě Enyaq.
7.11.
jsem začal testovat podstatně výkonnější nabíječky, ve finále
předpokládám nabíjení proudem cca 25A místo 1A u Panasonic 18650.
Jeden budu testovat v rychlém režimu (nabíjení na 75% / vybíjení na 25%), podobně jako Panasonic.
Pro druhý připravuji dlouhodobý test jako při běžném používání elektromobilu: opakovaný měsíční cyklus, nabíjení asi 8A.
Jeden plný cyklus nabití / vybití, poté 30x nabití na 80% a vybití na
70% (tedy ujetí cca 30 km denně), ročně to dá cca 15 tisíc km.
A jsem velice zvědavý, jak rychle články zničím,
podle výrobce by měly vydržet 2000
plných cyklů, v prvním případě tedy min. 4000 "polovičních" cyklů, což je mnohem déle než Panasonic v Tesle...
Oba články odešly přímo bleskově, během několika nabíjecích cyklů - asi "zmetky".
Kdybyste někdo měl možnost prodat kvalitní články LGX E78, rád je na testy koupím...
- 10.1.2022 Spuštěn test LiFePO4 (LFP) článků, zatím v testerech č. 0 a 10.
Používají se nejen v elektromobilech z Číny (vč. některých
modelů Tesla), hlavně v úložištích energie, např. u fotovoltaických
elektráren.
Nejprve "noname" O'CELL IFR18650P, díky formátu 18650 jsem jen upravil dva již nepoužívané testery
https://www.batterystore.cz/cs/clanky-lifepo4/32-clanek-lifepo4-1500mah-32v-o-cell-ifr18650p.html
Celkem budu testovat 4 články 18650 a 2 větší články. Podobné (větší) se často používají u FVE:
https://www.batterystore.cz/cs/104-clanky-lifepo4
Jde mi o opět o zjištění, co článkům méně ubližuje:
zda je při požadované hloubce vybíjení 80% lepší nabíjet na obvykle doporučovaných 90%/10%, nebo 80%/0, nebo 100%/20%.
Nečekané doporučení nabíjet LiFePO4 baterie na 100% vydal před pár dny Elon Musk:
https://elektrickevozy.cz/clanky/tesla-meni-zazite-navyky-elektromobilistu-radi-dobijet-vozy-do-100
V rozporu se všemi doporučeními mi totéž vychází u prováděných
testů NCA článků Panasonic NCR18650B - viz tabulka a grafy nahoře.
Miloš Svoboda, 29.7.2019, aktualizace 27.05.2023.