Messung Lithium Ionen Batterie

Die folgend beschriebenen Messungen und Erläuterungen wurden von Frank Miketta vom Car Hifi Store in Celle für Hrn. Möller von exact! audio zusammengestellt.

Gehört wurde The Wall von Pink Floyd, LAT 700 hängt an einer Mosconi AS300.2 gebrückt / 4 Ohm. Gezogen wurden etwa 1KW im Peak
Erste Messung: Starterbatterie Exxide Xcell 95AH, neuwertig, voll geladen.

Messung Exxide Xcell 95AH

Messung Exxide Xcell 95AH

Spannungseinbruch ~1,5V, Refresh-Time 350ms.

Dann mit Powercap 1F zusätzlich vor der Endstufe:

Messung Exxide Xcell 95AH  + 1F Powercap

Messung Exxide Xcell 95AH + 1F Powercap

Spannungseinbruch ~1,3V, Refresh-Time 250ms.

Und jetzt wird’s spannend, die LiIon 20:

Messung Exact! JMT Li-Ion 20

Messung Exact! JMT Li-Ion 20

Spannungseinbruch 0,75V, Refresh-Time ~150ms.

Mit Abstand die beste Wirkung um die Spannung zu stabilisieren; die Zeit, bis wieder volle Spannung da ist, wird halbiert!

Die der Endstufe insgesamt fehlende Energie bei einem Impuls entspricht jeweils der Fläche über dem Einbruch. Das verwendete Oszilloskop kann leider nicht integrieren. Grob geschätzt kann man aber etwa 1/4tel ansetzen (nur Starter gegen die Li-Ion).

Die Clipping-Grenze der Endstufe wurde in diesem Fall mit der Li-Ion Batterie um 4dbV nach oben verschoben. Satt, trocken, einfach geil.

Nun folgt die physikalische Erklärung warum das Ding bei laufendem Motor jeder Bleibatterie so überlegen ist. Und warum sie im Auto trotz 1/20tel Kapazität und 1/3tel Nennstrom deutlich besser arbeitet als die dicke Starterbatterie:

Der Grund ist die galvanische Spannung der Zellen. Diese wird durch die elektrochemische Spannungsreihe der Elemente bestimmt. Will heißen: Die galvanische Spannung hängt ausschließlich vom Material der Elektroden ab. Die galvanische Spannung ist also die „Eigenspannung“ einer Zelle. Genau auf diese Spannung bricht eine Zelle schon bei geringster Belastung ein und erst diese Spannung kann unter Last gehalten werden. Eine Pufferwirkung oberhalb der galvanischen Spannung ist nicht gegeben.

Eine Bleibatterie (egal in welcher Ausführung, Blei/Zink, Blei/Gel, AGM) hat eine Zellenspannung von 2,2V x6 Zellen = 13,2 V. Die Ladespannung der Lichtmaschine ist aber 14,4V. Just in dem Moment wo die Lichtmaschine den geforderten Strom nicht mehr liefern kann bricht die Spannung also auf 13.2V ein, erst jetzt kommt die Bleibatterie als Stromlieferant ins Spiel. (Genau das ist übrigens der Grund warum wir bei den alten 13.8V-Lichtmaschinen weniger Lichtflackern hatten als heute mit stärkeren 14.4V Lichtmaschinen).

Li-Ion Zellen haben eine Zellenspannung von 3,6V x4 Zellen macht voila: 14,4V! Die Zellenspannung ist also identisch mit der Ladespannung der Lichtmaschine. Die Li-Ion-Batterie steht also ab dem ersten 100stel Volt Spannungsabfall als Stromlieferant zur Verfügung und stabilisiert das Netz mit ihrem Strom. Und es ist halt wesentlich effektiver, schon bei 14.4V bis zu 300A beizusteuern als erst bei 13.2V 900A…..zumindest wenn die oberste Priorität eine stabile Spannung unter Last ist. (Dazu kommt, daß der Li-Ion-Akku keine Erholungszeiten kennt sondern bis zuletzt volle Leistung liefert)

 

Auf den ersten Blick (vor 3 Wochen) war Herr Miketta noch der Meinung die Zellenspannung bei Li-Ion sei ein Nachteil, denn um sie 100% zu laden wären 4,2V pro Zelle nötig. Im Auto ist also eine vollständige Ladung nicht möglich. Das ist aber bei näherer Betrachtung eher ein Vorteil, denn eine zu 80% geladene Li-Ion liefert immer noch 100 % Strom, nur halt nicht ganz so lange. Im Gegenzug leben wir im Auto dann aber nicht mit Ladezyklen, sondern mit einem ständig schwebenden Ladezustand. Damit ist eine Lebensdauer von 15 Jahren und mehr absolut realistisch, bei einer zyklischen Ladung auf 100 % wäre die Lebensdauer auf ca. 1500 Zyklen begrenzt. (zum Vergleich: Flüssigzellen erreichen ca. 300 Zyklen, gute Gelbatterien ca. 450)

Anmerkung von carhifinews.de: Vielen Dank Herr Miketta für die aufschlussreichen Erläuterungen!

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