Degradación de la batería

[Fernando M]

Buscando información de las baterías del Zoe he encontrado estos datos en el foro del Chevrolet Volt, también con LG:

1C y 5C es la forma de descarga. Según he leido la 5C descargaría la batería en minutos lo cual no ocurriría nunca.



Para la 1C

0 ciclos = 5,24 ah
800 ciclos = 4,77 ah

degradacion = 9%

Si hacemos 140 km por ciclo, a los 112.000 km estaría al 91%.

Con 200 ciclos, 28.000 km, estaría al 94%.

http://www.cheric.org/PDF/HHKH/HK47/HK47-3-0344.pdf

http://gm-volt.com/forum/showthread.php?4579-Some-research-data-on-LG-battery-s-life.

En las baterías AESC-NEC creo que la degradación es un poquito mayor, por lo que cuentan en el tema del foro del Volt y lo que he leido en el foro del Leaf en USA. Ellos estiman un 10% de pérdida a los 80.000 km.

[Greybeard]

Buscando información de las baterías del Zoe he encontrado estos datos en el foro del Chevrolet Volt, también con LG:

1C y 5C es la forma de descarga. Según he leido la 5C descargaría la batería en minutos lo cual no ocurriría nunca.

Más que "la forma de descarga" es la intensidad de descarga. 1C es descargarla según su capacidad nominal, en 1 hora. En el caso del ejemplo que has citado, una batería de 5Ah (es indiferente su tensión) se descargaría a 1C a 5A. 5C es 5 veces esa corriente, es decir, 25A.

Tomemos el Volt. Su motor es de 111 kW, su batería de 16 kWh. Eso quiere decir que, a máxima exigencia, descarga a 111/16=7C (aprox). Evidentemente, a esa intensidad duraría minutos (8-9) (por eso, entre otras cosas, los eléctricos tienen sus velocidades máximas severamente limitadas), pero sí que se dan (puntualmente) esas corrientes de descarga.

En el Zoe, que es el que nos concierne, con 65 kW y 22 kWh hablaríamos de 65/22=3C, mientras se exige al máximo al motor (a ese ritmo la batería duraría 20 minutos)

[Fernando M]

Ya sé algo más,  .

[Greybeard]

En las baterías de AESC, que creo que son las del Leaf y Fluence, hay algún gráfico donde se hace referencia (mal) a las "C's" de descarga:



En realidad, debemos leer de arriba abajo 1/3C, 1C, 2C y 3C, pues la capacidad de la celda es de 33Ah (luego 60A supone 2C, 90 3C aprox.)

Vemos que la capacidad práctica de la celda se reduce a medida que aumentamos la corriente de descarga, y durante la descarga la tensión se resiente.

[Fernando M]

Buscando un poco más de información....

http://ma.ecsdl.org/content/MA2010-03/1/771.full.pdf

Capacity fade study of Li-ion battery under the dynamic driving cycles

Jeongbin Lee,
Uiseong Kim and Chee Burm Shin
Ajou University, Division of
Energy Systems Research
Suwon 443-749, South Korea

Je Hun Choi
and Jinho Park
Hyundai Motor Company, Research & Development
Division, Whasung 445-706, South Korea

The current interest is to use lithium ion battery technologies in high powered and high energy density applications such as electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs). The cycle life of a lithium ion battery is an important issue for these applications because it is critically related to battery reliability and dependability, which in turn de termines a power source's quality and eventual life-cycle cost.

In this work, a one-dimensional modeling was carried-out to calculate the capacity fade during cycling of a lithium-ion battery comprising a LiMn2O4 cathode, a graphite anode, and a plasticized electrolyte. The model determines the capacity fade and the cycle life on the basis of the irreversible loss of active lithium ions due to solvent reduction reaction on the anode surface. The model accounts for distributions of electrode and electrolyte potentials, ionic mass transport, and electrochemical reaction rates as well as capacity fade mechanisms. In order to validate the model, modeling results were compared with the measurement data of the cycling behaviors of the lithium-ion battery having nominal capacity of 5Ah from LG Chem.

Experiments were performed on lithium-ion batteries having nominal capacities of 5Ah from LG Chem. The cycling was performed under following conditions. The rated capacity (RC) of the battery was measured with discharge rate of 1C until the voltage dropped to the cutoff voltage of 2.5V at 25 ºC. After the discharge measure the RC, The battery was charged with constant current and constant voltage (CC-CV) protocol. The battery was charged under rate of 1C to voltage 4.2V.

Next, the voltage kept constant at 4.2V until the charge current tapered to 50mA. To study the effects of
dynamic pattern on cycling performance of battery. Fig. 1 shows that schematic illustration of experiments. At first, RC measurement was performed before the dynamic cycle of 2 minutes. Then, RC measurement was performed every 10000 cycles. Fig. 2 shows the measured and the simulated discharge curves for cycle numbers of 0, 30000, and 60000 for the discharge rate of 1C.

A capacity of 30000 cycle decreases 5% of initial capacity and a capacity of 60000 cycle decreases 7.9% of initial capacity. The modeling results are in good agreement with the measurement data.


Si no se han equivocado con los ceros, con 30.000 ciclos, a 130 km por ciclo, 3.900.000 km la batería bajaría al 95%.

[Greybeard]

Ojalá.

Contradice bastante lo que sabemos de las Li-ion.

En sus test descargan y cargan a 1C. Nosotros vamos a descargar más fuerte que eso, al menos en ciertos momentos (nuestro motor es mayor de 22 kW... como 3 veces, 3C) y vamos a cargar más flojo que eso.

¿Tanta diferencia? Hay órdenes de magnitud... ceros a la derecha de diferencia con otras pruebas.

Veremos.

[Fernando M]

Según dicen ellos cargan y descargan hasta los límites del voltaje, por lo que entiendo del 0% al 100% y del 100% al 0%.

A 3C si le metes un pisotón al acelerador, pero durante una hora 1C de media será lo máximo, 22 kWh/100 km. En carga 0.2C. La temperatura, con la bomba de calor, no se alejará mucho de 25ºC.

Parece increible, buscaré mas estudios.

[Greybeard]

Es que, además, indican que llevan la batería desde 4,2V (máximo) a 2,5 (mínimo). Es llevarlas muy al límite.

En los trillizos cortan, subiendo, a menos de 4,0V (máximo) y bajando, a 3,0V (mínimo). Hablo de memoria, pero por ahí.

Lo de "60000 cycle" de 4,2V a 2,5V me parece demasiado bueno para ser cierto ¿?

[Bipo]

Interesante...

Respecto a la temperatura, parece bastante crítico a la hora de cargar. El Tesla Model S no recarga si la batería está por debajo de 0 ºC. Usa el sistema de gestión térmica para calentarlas y entonces empezar a recargar. Se puede dar el caso curioso que le pasaba a un compañero de EE.UU. que trataba de recargarlo con frío, y es ver que el sistema indica un consumo de 12 A (a 110 V) y sin embargo la autonomía no aumenta ni un sólo km...

http://www.teslamotorsclub.com/showthread.php/14936-Zero-charge-rate-in-the-cold

[borjarode]

La temperatura media es un factor importantísimo porque el punto óptimo son sobre 22ºC y todo lo que sea fuera de ahí es "deterioro prematuro" de las baterías. Por eso en un laboratorio a temperaturas constantes los resultados son magníficos, cambia la temperatura media a 10 ó 30ºC y ya verás qué sorpresa te llevas.

En cuanto a las tensiones a mí también me parecen muy límite y en un coche de calle debería andar entre 3-4 V por elemento, aunque claro la capacidad "total" de la batería depende de lo que dejes subir o bajar esa tensión pero a costa de deterioros.

En cuanto al Tesla, a esos niveles estás cargando a 1,3 kW lo cual en una hora metes pocos más de 1 kWh y que cada minuto metes algo más de 20 Wh... y ese coche no baja de los 200 Wh/km

[Ritxi]

Esos resultados me parecen totalmente imposibles, incluso a temperatura constante. Esta en contradicción total con cientos de estudios de todo tipo que se han publicado para baterías de ión de lítio.

Que yo sepa no hay ningún perjuicio para la longevidad de la batería por la carga en frío... más allá de que pierda la capacidad de llegar a un alto % de carga y una importante disminución de la eficiencia. Otra cosa son las altas tª, algunos coches incluso impiden la carga si la tª de la batería es excesiva dejándote totalmente colgado. Uno creo que era el BMW y otro..... el Fluence (según el manual de usuario) aunque a mí nunca me ha pasado.

[Javier]

Pero en un garaje subterráneo la temperatura va a estar siempre cerca del óptimo, en un garaje de vivienda unifamiliar ya es otra cosa, pero no es recargar a la intemperie.

[RubenZOE]

La temperatura del garaje comunitario de mi urba ronda entre los 7º y 21º tiene algunas aperturas, por lo que frio extremo o calor extremo no habrá.

[Fernando M]

En mi plaza (planta -2) invierno minimo 12ºC por la noche, verano máximo 24ºC por el dia. La instalación cuesta mas que en un chalet pero por lo menos el coche estará mas aislado.