Teplota baterky při nabíjení

[Mex]

Zdravím.

Jaký máte prosím v praxi rozdíl teploty vlastních článků proti okolní teplotě při nabíjení?

Nabíjení baterek LiIon (a tedy i podtypu LiFePO4) je teoreticky endotermický děj. Když seberu katodě iont lithia, tak se ta katoda ochladí.
Tedy při nabíjení se za ideálních podmínek článek ochlazuje. A to snad někdy až tak, že mohou vznikat uvnitř článku místa, kde teplota jde hluboko pod nulu a článek v těch místech degraduje.
Proti tomu pak jdou exotermické děje, tedy ohřev průchodem proudu na odporech přívodů a elektrod.

Tak by mě zajímalo jak to u vašich velkých baterek vychází v praxi. Jestli ty odpory to průchodem proudu vyhřejí natolik, že se podchlazení vlastním nabíjecím procesem neuplatní nebo ne.
Tedy jak se pohne teplota těch článku (aspoň na povrchu, dovnitř se nedostaneme) oproti teplotě okolí a proti teplotě před zahájením nabíjení.

Díky.

[TomHC]

Viď tu - viewtopic.php?p=220832#p220832

[Soban]

S prominutím kraviny neřeším.......

[Mex]

Díky.
Takže to by znamenalo, že tepelné ztráty na interních odporech byly větší, než ochlazení nabíjecím procesem.
To by bylo dobré, pokud teda není teplota uvnitř článku (byť třeba jenom lokálně) výrazně nižší.
Jestli to správně chápu, tak baterku 14.3kWh nabíjíš 2.1kW, tady cca 0.15C.

Čím je prosím dáno, že teplota baterky je na začátku o 2.5°C vyšší než teplota okolí?
Ta baterka před nabíjením byla zatížena odběrem?
Nebo tam máš vyhřívání?

Díky.

[Mex]

S prominutím kraviny neřeším.......

Tou kravinou je myšlen pokles teploty baterky nabíjecím procesem?
Pokud budu mít baterky v okolní teplotě 20°C, tak to není třeba řešit.
Pokud ale budou v okolní teplotě 10-15°C, tak už to (podle mě) je vhodné řešit.
Zvlášť proto, že vevnitř článku se to za chodu moc dobře měřit nedá.

Jaké tam ty tepelné poměry jsou by se asi dalo dost dobře odhadnout z toho, jak by se změnilo množství tepla (a tedy i vnější projev, tj. teplota článku) při nabíjení a pak při vybíjení stejným proudem.

Ale samozřejmě akceptuji, že ty to neřešíš.

[glottis]

Neresi to nikdo. O jevu, ktery popisujes, teoretickem, jsem nikdy neslysel. Ale tim nerikam ze to je nesmysl. Ale pravdepodobne je tak zanedbatelny, v pomeru k ohrevu v dusledku vnitrniho odporu, ze to nema cenu resit. Kdyby to byl problem, bude mit problem kazde EV.

[Mex]

Neresi to nikdo. O jevu, ktery popisujes, teoretickem, jsem nikdy neslysel. Ale tim nerikam ze to je nesmysl. Ale pravdepodobne je tak zanedbatelny, v pomeru k ohrevu v dusledku vnitrniho odporu, ze to nema cenu resit. Kdyby to byl problem, bude mit problem kazde EV.

No právě EV ne. Proto před nabíjením zahřívají baterky.

[glottis]

aby nenamrzli jo? Ja teda cetl ze to je kvuli lepsi absorbci. Jinak ne kazde ev nahriva. Moje treba ne.

[Mex]

Ano. Myslím, že aby nenamrzly.
Když se zamyslíš nad chemií procesu nabíjení, tak s nízkou teplotou se snižuje pohyblivost iontu lithia v elektrolytu.
A proto ta nižší absorbce, tj.počet efektivně zachycených iontů Li+ na anodě.
A podchlazení (i třeba jen lokální) způsobuje nevratnou degradaci. Taky jen lokální, ale to snižuje tvrdost té baterky.
A asi i kapacitu, protože se zřejmě nevratně vyloučí lithium v kovové formě, které se pak už v budoucnu nedokáže účastnit migrace iontů, a tedy vybíjení a nabíjení.

[soami]

Nad tím jsem tedy nikdy nepřemýšlel, ale iont přece jen přesouváš v rámci článku. Plus článek není supravodivý, a vnitřní odpor a ztráty na kabelech generují teplo. Mně se krabice s články při nabíjení ohřívají, a ne ochlazují. Ale neměřil jsem nějak exaktně termokamerou konkrétní článek. Když jsem dělal inicializační nabíjení, tak kabel na terminálu měl 36st - a to tedy byla i teplota elektrod venku. A že by uvnitř byla výrazně jiná, tak to nepovažuji za reálné.

[Mex]

Ano, iont Li+ přesouváš v rámci článku. Katoda ho uvolní do elektrolytu, anoda ho zařadí do krystalické struktury uhlíku.
Cílem je, aby ten průchod elektrolytem by rychlý, a aby se po cestě (nejspíš na rozhraní elektrolyt-anoda) nevysrážel v kovové formě.

Jak je to s teplotní bilancí by se asi dalo zjistit při nabíjení i vybíjení stejným proudem. Protože odtržení Li+ z LiFePO4 na FePO4 je endotermický proces, tak logický opačný proces připojení toho Li+ při vybíjení bude exotermický. Při stejném proudu by ohřev ztrátami měl být stejný, takže rozdíl bude dvojnásobkem té přijaté/uvolněné tepelné energie.
Ale asi by do toho mluvila i teplota elektrolytu a tedy pohyblivost toho Li+, kde ta teplota by při vybíjení byla zřejmě vyšší a tedy pohyblivost Li+ by byla vyšší (a tedy zřejmě s menšími ztrátami).

Nicméně nevím to, ale zajímá mě to.
Proto jsem si dovolil se zeptat na praktické projevy při reálném nabíjení/vybíjení velkých baterek.

[Soban]

Prostě řešíte blbosti.

Na chodbě mám 18°C a baterky mají víc a je jedno zda je nabíjím nebo vybíjím - prostě normální provoz.

[bol-St]

Zkušenost mi říká, že při nabíjení jde teplota vždy nahoru, viz graf:

[Mex]

Díky všem za výsledky měření.
Tak to vypadá, že u praktických baterek Jouleovo teplo ze ztrát převáží nad ochlazením chemickou reakci.
Tak to je fajn.
Díky.

[Soban]

Podívej pokud je baterka někde kde neklesne teplota pod řekněme 10°C tak to netřeba řešit.

Pokud teplota bude stoupat nad 50°C na baterce tak chce řešit chlazení, ale to se zase stane pokud je v místnosti velké teplo.

Pokud tam kde je může jít teplota pod 0°C třeba řešit zahřívání....

Takže pokud mám baterku někde kde jsou teploty od 10°C do řekněme 28°C tak při normálním používání by měla mít baterka 10°C až nějakých 50°C max a to by mělo být OK.

[Mex]

Já jsem to řešil proto, že jsem zvažoval, jestli dát baterky do sklepa nebo do obytných prostor.
V tom sklepě v limitních případech teplota padá právě zhruba na 10°C. Což by bylo málo v případě, že by se ty baterky při nabíjení ochlazovaly.
Nakonec jsem se ale rozhodl je dát do obytných prostor. Nejen kvůli teplotě, ale ušetřím si tak 2 průrazy stropů.

Nicméně někdy zkusím trochu oprášit chemii a spočítat, jaké teplo teoreticky to nabíjení má produkovat.

[NOPARasito]

Neresi to nikdo. O jevu, ktery popisujes, teoretickem, jsem nikdy neslysel. Ale tim nerikam ze to je nesmysl. Ale pravdepodobne je tak zanedbatelny, v pomeru k ohrevu v dusledku vnitrniho odporu, ze to nema cenu resit. Kdyby to byl problem, bude mit problem kazde EV.

Kazde EV ma s tim problem.
Proto predehrev i chlazeni.
Hlavne jde o vykony a pri jakem "C".

[Soban]

Tak EV s tím má problém né že by se baterka chladila, ale kvůli teplotám pod 0°C prostě zima - takže topení.

A chlazení zase v létě kdy teploty jdou nad 30°C a při rychlém nabíjení to zase produkuje hromadu tepla.

A za jízdy když z toho nárazově bereš velký proud tak taky to podchlazeným či přehřátým baterkám nesvědčí.

U FVE jsou prostě jiné podmínky.

Jinak pokud ani za prudkého mrazu neklesne v místnosti teplota pod 5°C tak bych se nebál tam baterky dát.

[NOPARasito]

Tak EV s tím má problém né že by se baterka chladila, ale kvůli teplotám pod 0°C prostě zima - takže topení.

A chlazení zase v létě kdy teploty jdou nad 30°C a při rychlém nabíjení to zase produkuje hromadu tepla.

A za jízdy když z toho nárazově bereš velký proud tak taky to podchlazeným či přehřátým baterkám nesvědčí.

U FVE jsou prostě jiné podmínky.

Jinak pokud ani za prudkého mrazu neklesne v místnosti teplota pod 5°C tak bych se nebál tam baterky dát.

Lithium obecne pod 0 pro nabijeni je nestesti. viz. Nissan Leaf.
Jenze pro odber to takovej problem neni ten muze i z vymrzle baterky byt pro EV dostatecny, jenze pak sup a brzdim a "rekuperace".
A diky tomu ze rekuperace muze delat i 50% energie, tak baterii se vyplati udrzet nad 0 skoro za kazdou cenu.
O limitech +15 a +25st kde se lamou vykonove krivky pro rychle a ultrarychle nabijeni se netreba ani bavit .
To jiz v dnesni dobe maji vyrobci vcelku zmaknute.
U FVE snad nikomu nehrozi nabijeni baterie rychlosti 1C aby udrzel teplotu tech 15Stup????

[Soban]

Jasně u mých LiFePo4 jsem koukal a nabíjení 0°C až 45°C vybíjet se můžou -20°C až 60°C