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Zukünftiges Batterielayout von Teslas Akku

Schade, wenn Du das wirklich glaubst, macht diskutieren mit Dir wirklich keinen Sinn.

Mit Dir macht es eh keinen Sinn weil Du bisher überhaupt nichts relevantes zum Thema geschrieben hast. :unamused:

Ich möchte mich aber informieren und lernen und das geht nur, wenn bei unterschiedlichen Meinungen ein Dialog und kein Monolog stattfindet.

Das klingt für mich nach einer ‚Diskussion‘ ähnlich wie zwischen meinen ach so geliebten studierten Doktoranden und Leuten mit Erfahrung aus der Praxis. Wenn Dir praktische Erfahrung nichts Wert ist, ist die Diskussion für mich an dieser Stelle auch beendet. Ich will keinem Erfahrung aufzwingen. Für mich gilt es nicht als Mutmaßung, wenn ich selbst auf dem Tisch einen Akku lade und er dabei warm wird.
PS: Ich hab noch etwas mehr mit dem Thema zu tun, als nur Model S fahren…mit dem erstellen von beglaubigten Dokumenten und Studien halte ich mich aber nicht auf, daher kommen wir an dieser Stelle leider nicht zusammen :wink:

Mir ist praktische Erfahrung genauso wichtig wie die theoretischen Grundlagen. Nur müssen die praktische Erfahrungen auch in den Kontext passen. Und die wissenschaftlichen Untersuchungen sind nicht etwa theoretisch sondern durch den Versuch höchst praktisch, und bestätigen die theoretischen Erkenntnisse, dass sich beim Laden um einen endothermen Vorgang handelt. Was ist praktischer als ein Versuch unter kontrollierten Bedingungen. :unamused:

Ich nehme auch Deine praktische Erfahrung gerne ernst, wenn du den auf den Tisch liegenden Akku mit vergleichbarer Chemie und ähnlicher Kühlung mit ähnlichem C von SOC 10 % bis SOC 80 % lädst und dabei den Temperaturverlauf aufzeichnest. Dann hat man wenigstens Daten worüber man diskutieren kann. Aber einfach zu sagen, mein Akku auf dem Tisch wird warm ist in meinen Augen ein reichlich dünnes Argument. Und ähnliches gilt wenn man mit 200000 km Tesla Erfahrung argumentiert, ohne dass man irgendwelche konkreten Messwerte der Zelltemperatur zur Verfügung hat.

Natürlich lässt sich nicht verleugnen dass beim SuC Laden die Klimaanlage seine Mühe hat zu kühlen. Es ist aber sehr schwer zu ermitteln was denn den höchsten Anteil an der Wärmeabgabe hat.

Um etwas die Fronten etwas zu entschärfen:
Natürlich ist die endotherme Energiemenge der chemischen Reaktion relativ konstant im Bezug zur Kapazität, und es wird sicher irgendwo ab einem bestimmten C Ladestrom einen Punkt geben wo die ohmschen Verluste höher werden als die endotherme Energiemenge. Da der Innenwiderstand auch nicht konstant über den SOC ist, ist die Wärmeabgabe dann auch nicht konstant über die Ladezeit. Natürlich kann es dann auch so sein, dass bei 1,4C die Zellen im Tesla Wärme abgeben, aber nicht so viel wie man anhand des Wirkungsgrades erwarten würde. Deshalb habe zumindest Zweifel dass die Zellerwärmung tatsächlich das Hauptproblem für eine schnellere Ladung sind, außer das Kühlsystem reicht nicht aus um die maximal 1 W pro Zelle abzuführen.

Möglicherweise spielen Lebensdauererwartungen eine größere Rolle. Denn diese soll sich bei NCA Zellen von 1C auf 2C auf etwa die Hälfte reduzieren.

Du kapierst es einfach nicht. Deine eine Zelle wird mit 2C geladen und 3C entladen. Ein Batteriepack im Tesla wird aber nicht mit 3C entladen und auch nicht mit 2C geladen. Die Entladung findet mit durchschnittlich 0,25C die Ladung mit in der Spitze 1,4C und im Durchschnitt 0,8C statt. Da kannst du noch so sehr auf irgendwelche praxisfremden Tests in irgendwelchen Laboren pochen. Im Hier und Jetzt, in der Realität, die jedermann erfahren kann, steigt die Temperatur beim Laden. Dein verlinktes PDF ist eine nette Spielerei für Doktoranden, die das Glück hatten, ne Million aus der Emobilitätsförderung abzugreifen, um sich damit 3 schöne Jahre zu machen. Für die Praxis spielt das trotzdem noch keine Rolle.

Nur der Korrektheit halber: Es sind Zellen mit 2,2 Ah und sie werden mit 2A (0,9C) geladen und 3A (1,4C) entladen.

Es geht auch gar nicht um das Entladen, sondern um die Auswirkung des Ladens mit etwa 0,9C. Und hier kann man eben sehen dass die Temperatur der Zelle deutlich sinkt. Und 0,9C ist nicht so weit vom durchschnittlichen Ladestrom beim SuC Laden entfernt. Und wenn jemand etwas schneller auf der Autobahn unterwegs ist dann sind 1,4C beim Tesla auch nichts ungewöhnliches. Der Durchschnittsverbrauch ist nicht sehr aussagekräftig, da die die Verlustleistung mit dem Quadrat des Stroms steigt.

Ich verstehe nicht warum Du so aufgeregt und teilweise unsachlich argumentierst. Das ist doch wirklich nicht nötig. :unamused:

Ok, du hast Recht und alle 150.000 herumfahrenden und ladenden Tesla verhalten sich völlig konform zu deinem PDF. Manch andere und ich hier im Forum wollten nur nicht zugeben, dass du so total Recht hattest und widersprachen dir daher 5 Seiten lang. Aber letztendlich müssen wir uns der Übermacht deines PDFs beugen und alle Beobachtungen, die wir in all den Jahren und hunderttausenden Kilometern machten, verwerfen.

Ach ja, meiner Rasenmäherbatterie sagte ich auch gleich, dass sie beim Laden nicht mehr warm wird, sondern das nur die Restwärme von der letzten Mähung vor 7 Tagen ist.

Während du dich in deinem Erfolg sonnst, denk ich für dich drüber nach, wie die Leaf-Batterie punktgenau mit Beginn einer Chademo-Ladung schnell wärmer wird, obwohl es dort ein gekapseltes Batteriegehäuse ohne Kühlmedium gibt. Vermutlich wird dort nur die in der Subraumzeit zwischengespeicherte Wärmeenergie vom Fahren abgegeben…

Haben wir also auch geklärt. Wie sich die Batterie im E3DC-Hausspeicher beim Laden erwärmt, obwohl die Batterie nur einmal im Leben fuhr (im Transporter vom Monteur auf dem Weg vom Lager zum Montageort), klärst du.

Ich kühle die E3DC mit offener Kühlschranktür - klappt prima und passt jetzt viel mehr energie rein.

Spaß beiseite.
Hier ein hoffentlich interessanter Artikel, mangels Fachwissen kann ich nicht beurteilen, ob das für die Tesla Akkus anwendbar ist.

Akku-Anode optimieren - Ein Labor-Trick optimiert die Ladekapazität von Akkus

Ladekapazität und Leistung von Akkus verbessern – in Zeiten gesteigerter Elektromobilität ein Ziel, dem sich viele Forscher widmen. Ein Team des Paul Scherrer Instituts ist nun gemeinsam mit Wissenschaftlern der ETH Zürich einen alternativen Weg gegangen: Anstatt die Entwicklung neuer Materialien voranzutreiben, haben sie die Leistung bestehender Akkus optimiert.

Viligen/Schweiz – Um die Leistung von Akkus zu verbessern, muss man sie nicht unbedingt neu erfinden: „Die meisten Forscher konzentrieren sich in diesem Wettbewerb auf die Entwicklung neuer Materialien“, sagt Claire Villevieille, Leiterin der Forschungsgruppe Batteriematerialien am Paul Scherrer Institut PSI. Sie und ihre Mitarbeiterin Juliette Billaud sind in Kooperation mit Kollegen der ETH Zürich einen anderen Weg gegangen: „Wir haben geschaut, wie viel Potenzial noch in den bestehenden Komponenten steckt.“ Allein, indem sie die Graphit-Anode einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie, also deren Minuspol, optimiert haben, erzielten die Forschenden einen Leistungssprung: „Unter Laborbedingungen konnten wir die Ladekapazität teilweise verdreifachen. Diesen Wert wird man in kommerziellen Batterien wegen der Komplexität ihres Aufbaus womöglich nicht ganz erreichen. Aber die Leistung wird auf jeden Fall deutlich besser sein, vielleicht um 30 bis 50 Prozent – mit weiteren Experimenten werden wir da präzisere Prognosen liefern können.“
Vorteil: Geringere Entwicklungszeit

Bestehende Komponenten zu verbessern habe den großen Vorteil, dass für die industrielle Umsetzung weit weniger Entwicklungsarbeit nötig sei als für ein völlig neues Batteriedesign mit neuen Materialien: „Alles, was es dazu braucht, gibt es bereits“, sagt Villevieille. „In ein oder zwei Jahren wären solche Akkus einsatzbereit, wenn ein Hersteller sich dessen annimmt.“ Das Verfahren sei einfach, kostengünstig und für Akkus in allen Größenordnungen anwendbar – von Armbanduhr über Smartphone und Laptop bis zum Auto. Außerdem, so Villevieille, sei es auf andere Materialien und Anode-Kathode-Batterien übertragbar – etwa solche, die auf Natrium basieren.
Graphitflocken ordnen

Der Clou besteht in diesem Fall in der Fabrikation der Anode. Der Graphit, aus dem sie besteht, liegt in dicht gepackten, winzigen Flocken vor – man kann sich eine solche Anode wie dunkelgraue Cornflakes vorstellen, die kreuz und quer zu einem Müsli-Riegel gepresst sind. Wenn ein Lithium-Ionen-Akku aufgeladen wird, wandern von der aus Lithium-Metalloxid bestehenden Kathode, dem Pluspol, Lithium-Ionen als Ladungsträger durch eine Elektrolytflüssigkeit zur Anode und lagern sich in dem Graphit-Riegel ein. Beim Gebrauch der Batterie fließen die Ionen wieder zurück zur Kathode. Dabei allerdings müssen sie in dem dicht gepackten Wirrwarr aus Graphitflocken viele Umwege gehen, was die Leistung der Batterie beeinträchtigt.

Diese Umwege lassen sich großteils vermeiden, wenn man die Flocken schon bei der Herstellung der Anode vertikal ausrichtet, sodass sie alle parallel zueinander von der Elektrodenebene in Richtung Kathode zeigen. Das Verfahren zu dieser Ausrichtung haben Forscher um André Studart an der ETH Zürich, die Experten in der Nanostrukturierung von Materialien sind, von einer bereits bekannten Methode zur Herstellung synthetischer Kompositmaterialien übernommen: Zunächst werden die Graphitflocken mit Nanopartikeln aus magnetischem Eisenoxid ummantelt und in eine Ethanolsuspension gegeben; sie sind nun also magnetisch und schwimmen in Alkohol. Die Suspension wird dann einem Magnetfeld von 100 Milli-Tesla ausgesetzt – das ist nicht stärker als das eines handelsüblichen kleinen Magneten, mit dem man etwa Fotos an den Kühlschrank heftet. „Den Magneten lassen wir dabei rotieren“, erklärt André Studart. „Denn dann richten sich die Plättchen nicht nur alle vertikal aus, sondern sie drehen auch ihre Flächen parallel zueinander – wie Bücher im Regal. So sind wirklich alle fein geordnet und die Wege für die Lithium-Ionen so kurz wie möglich.“
Kürzere Wege für die Ionen

Wie man auf Mikroskopaufnahmen sehen kann, behalten die Plättchen ihre neue Orientierung auch nach Trocknen der Suspension bei, wenn der Magnet bis zum Ende des Trockenvorgangs angeschlossen bleibt. Statt kreuz und quer zueinander liegen die Flocken in dem gepressten Graphitriegel nun also in Reih und Glied. So können die Lithium-Ionen nicht nur viel leichter und schneller fließen, auch die Ladekapazität steigt – es können mehr Ionen andocken. „Bei alldem bleibt die chemische Zusammensetzung der Batterie die gleiche“, betont Claire Villevieille. Die verbleibenden Nanopartikel aus Eisenoxid seien zu vernachlässigen und hätten auf die Funktion keinerlei Einfluss. „Wir haben nur den Aufbau der Anode optimiert.“

Originalpublikation: Magnetically aligned graphite electrodes for high rate performance Li-ion batteries, J. Billaud, F. Bouville, T. Magrini, C. Villevieille, A.R. Studart; Nature Energy 4. Juli 2016 (online); DOI: 10.1038/nenergy.2016.97

  • J. Berndorff, Paul Scherrer Institut PSI, 5232 Villigen/Schweiz

laborpraxis.vogel.de/laborte … 13BEC3CEB4

Du bist zutiefst unsachlich.
Hast Du ein Problem mit Leuten, die eine höhere Bildung haben?

Tatsache ist:
Eine objektive wissenschaftliche Untersuchung eines Sachverhalts steht - bzgl. Relevanz, Brauchbarkeit und Glaubwürdigkeit - ganz einfach himmelhoch über tausend persönlichen „gefühlten“ Erfahrungen aus der „Praxis“.
Wer das nicht wahrhaben will, hat nicht verstanden, was wissenschaftliches Arbeiten bedeutet: Nachprüfbare und wiederholbare Messergebnisse auswerten und daraus Aussagen ableiten.
Was Du als Praxiserfahrung beschreibst, in hingegen lediglich eine gefühlte Erfahrung. Das ist im Vergleich nichts wert. Es könnte allenfalls dazu anregen, die gefühlte Praxiserfahrung wissenschaftlich zu untersuchen …

Ich hole schon mal Popcorn …

So!
Ich habe mich bewusst die letzten Seiten hier etwas zurück gehalten, da ich selbst mal in dem Alter war wo ich Sachen lieber einfach so geglaubt habe ohne mal weiter drüber nachzudenken oder sie zu überprüfen. Aber spätestens wenn ich sie hier in der Allgemeinheit verbreiten will, sollte ich doch lieber wenigstens halbwegs wissen was ich da erzähle…meine Ansicht.
Und da der Quatsch hier jetzt schon mehrfach und anscheinend sogar wirklich ernst gemeint immer und immer wieder breit getreten wird, habe ich mir mal kurz ein paar Sachen zusammen gekramt und einen Aufbau gemacht. Sollte doch eigentlich jeder hinkriegen können, der hier große Studien vertreten will…

-geladen wird eine NCR18650B mit 3.3 A (ca 1C)
-laden tut ein Graupner Polaron Pro
-messen tut ein DS1820, ausgelesen von einem Atmega32, welcher seinerseits per RS232/USB an einen PC sendet

Alles recht windig heute nachmittag nebenbei zusammen gebastelt und programmiert, daher wahrscheinlich auch nicht studientauglich :unamused:

Versuchsaufbau:

Bildschirm des Ladegerätes nach 40 min und 60 min:


Gute 40 min kann das Ladegerät die 3.3 A halten, dann ist die Ladeschlussspannung erreicht und es muss runter geregelt werden. Nach 60 min ist der Strom dann bereits unter 1 A gefallen und das ganze nicht mehr wirklich eine weitere Beobachtung wert.

Und hier nun die Temperaturkurve dazu:


Geht bei um die 22°C los und steigt bis zur 40ten Minute auf einen Spitzenwert von knapp 38°C an um danach mit fallendem Strom auch wieder zu fallen.

Und remember: Es wurde mit 1C geladen. Die Tesla üblichen 1,3 - 1,4C zum Start machen nochmal deutlich mehr Wärme. Kann ich gern mal anlaufen lassen. Durchladen tu ich die NCR18650B damit aber vermutlich nicht, regulär sind für die 0,5C zugelassen.
Und remember2: Die NCR18650B ist nach TMC-Analysen schon „etwas besser“ als die original „Tesla 60/85 kWh Zelle“. Die originale macht also mit ihrem etwas höheren Innenwiderstand nochmal einen Tick mehr Wärme.

Danke Beatbuzzer!

Und das waren jetzt nur 1C. In der verlinkten Studie wurde mit 2C geladen.

Da der Krempel nun eh grad rumsteht, hier noch Daten von einer 1,36C Ladung. Dabei habe ich einfach mal den Anfangsladestrom am SuC von in die 330A durch 74P Zellen geteilt und bin auf was um 4,5 A gekommen. Damit hab ich unter selbigem Aufbau nun mal die NCR18650B geladen:


Nach ner knappen halben Std ist die Ladeschlussspannung erreicht, und es muss runter geregelt werden. Nach einer Std ist der Ladestrom schon deutlich gefallen und die Zelle fast voll.

Hier der Temperaturverlauf dazu im direkten Vergleich mit der 1C Ladung von oben:


Der Spitzenwert liegt bei 45°C zum Zeitpunkt wo die Ladeschlussspannung erreicht wird. Danach fällt die Temperatur mit dem deutlich fallenden Ladestrom wieder ab. Sogar stärker als bei der 1C Ladung, da der Ladestrom durch die stärkere Anfangsladung am Schluss auch mehr/schneller zurück geht.

Hallo Beatbuzzer,

Wow, vielen Dank für deine Mühe uns zu zeigen, wie sich eine 18650er Zelle beim Laden, in Relation zur Erwärmung verhält. Ich denke, daß es dann besser ist, wie in dem Video von Kreisel beschrieben wenn die Zelle komplett vom Kühlmediem umspült wäre.
Aber woher kommt die Behauptung aus Volkers Video (im 2ten Beitrag dieses Threads) das bei der Verbindungstechnik von Tesla die einzelne Zelle ca 15 % einbüßt? Kann sich das jemand von euch erklären?

Gruß

Kurt

Nein - ich denke Kreisel übertreibt.

Das ist auch genau das, was ich mir dachte als ich mir das Video ansah.

Gruß

Kurt

Lies bitte nochmal die Studie ganz genau durch und achte bitte darauf dass Du nicht C mit A verwechselt. :unamused:

Danke, das Ergebnis kann ich akzeptieren. Der Unterschied dürfte also tatsächlich an dem deutlich höheren Innenwiderstand der NCA Zelle gegenüber den LiPo Zellen und dem geringeren Strom in der Studie liegen. Desweiteren sieht man in der Studie auch dass der erste Zyklus auch erstmal zur absoluten Erhöhung der Temperatur führt. Erst in den folgenden Zyklen von einer höheren Temperatur aus sieht man die ausgeprägte Abkühlung.

Es wäre schön wenn Du noch eine Ladung unmittelbar nach einer kompletten Entladung machen könntest. Dies entspricht dann auch dem Nutzerprofil des Tesla mit SuC Ladung. Sei aber vorsichtig und gehe keinesfalls über 60° C.