Warum wird die Waage nur für Lithiumbatterien verwendet?

Ich habe noch nie von einer Blei-Säure-Batterie gehört, die über eine Elektronik verfügt, um ihre Zellen auszugleichen, oder sogar über eine manuelle Methode, um sie auszugleichen.

Aber ich denke, alle Lithiumbatterien haben oder zumindest Lithiumbatterien über einer bestimmten Größe.

Warum gibt es diesen Unterschied zwischen Lithium- und Blei-Säure-Batterien?

Nehmen wir an, ich nehme vier 12-V-Batterien und lege sie in Reihe. Würde ich jemals einen Ausgleich benötigen oder wäre es von Vorteil, oder kann ich einfach so tun, als wäre es eine 48-V-Batterie?

Die bisher gegebenen Antworten geben einen kleinen Einblick in die tatsächliche Mechanik, die ein Gleichgewicht zwischen Lithiumchemie und anderen nicht rechtfertigt.

Als erstes; Alle Batteriechemien profitieren stark vom richtigen Ausgleich. Balancer werden für Nickel-Cadmium-Batterien von Raumfahrzeugen, bestimmte Arten von (niedrig entladenen) Blei-Säure-Batterien usw. verwendet. Alle Batteriechemien sind nur eine bestimmte dominante chemische Reduktions-Oxidations-Reaktion, die zwischen bestimmten Gibbs-Energien (oder Redox-Potentialen, wenn Sie sowohl die Anoden- als auch die Kathodenreaktionen berücksichtigen) auftritt - also zwischen einem bestimmten niedrigeren und einem höheren Spannungsniveau. Oberhalb oder unterhalb dieses "idealen" Spannungsbereichs können andere Reaktionen auftreten - oder auf andere Weise werden Minderheitsreaktionen dominant.

Diese anderen Reaktionen sind oft nicht reversibel, daher verringern sie die Menge an "nützlichem" Anoden- und Kathodenmaterial, wodurch die Kapazität verringert wird. Manchmal sind solche unerwünschten Reaktionen sogar noch dramatischer und erzeugen Verbindungen, die die Elektroden angreifen, den Elektrolyten abbauen oder die Bildung giftiger / explosiver Chemikalien verursachen.

Diese gefährlichen Reaktionen sind der Hauptgrund, warum Lithiumchemien wirklich Sicherheitskreise erfordern. Sowohl beim Überladen als auch beim Überladen entsteht je nach verwendetem Elektrolyten ein explosives Gasgemisch. Noch wichtiger ist, wenn die Anode zu heiß wird (etwa 125 ° C), beginnt eine exotherme Reaktion, die sich selbst beschleunigt und den größten Teil der in der Batterie gespeicherten Energie verbraucht (thermisches Durchgehen). Dies wird häufig durch Eigenerwärmung bei großen Entladeströmen oder durch unerwünschte Reaktionen durch Überladung verursacht. Da Batterien der Lithiumchemie eine Energiedichte von mehr als einer Größenordnung aufweisen als die Chemie von Nickel und Blei, dh viel Energie auf kleinem Raum, kann dies einen großen Boom verursachen. Besonders in Kombination mit einer explosiven Wasserstoff-Sauerstoff-Atmosphäre.

Andere Chemikalien haben jedoch das gleiche Problem! Nasszellen-Blei-Säure-Batterien sind sehr bekannt für die Erzeugung von Wasserstoffgas, selbst bei „normalem“ Gebrauch, aber meistens beim Missbrauch der Zellen. Blei-Säure-Zellen können auch thermisch außer Kontrolle geraten, wenn die Schwefelsäure ausreichend konzentriert ist. Aufgrund der relativ geringen Energiedichte und der hohen Wärmekapazität der Platten sowie der hohen Temperatur, bei der das thermische Durchgehen im Vergleich zu Lithiumionen einsetzt, ist dies jedoch kein Risiko, mit dem in den meisten Situationen umgegangen werden muss. Gleiches gilt für die Nickelchemie, die in Hochstromanwendungen (z. B. RC-Cars) häufig mit Balancern geliefert wird - oder Ihre Batterie hält nur 10-50 Ladevorgänge.

Dann ist da noch die praktische Frage: Können Sie einfach viele Zellen in Reihe schalten und so tun, als wäre es eine große Hochspannungszelle? Ja, Sie können, aber die Batterielebensdauer wird schrecklich sein. Jede Zellfehlanpassung in Ihrem 12-Zellen-Stapel wird bei jedem Lade- / Entladezyklus verschärft, und nach ein paar zehn oder vielleicht 100 Ladezyklen haben Sie eine leere Batterie. Dies kann sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen. Aus Sicherheitsgründen und zur optimalen Verwendung der Batterien wird daher dringend ein ausgewogenes Lademanagement empfohlen.

Blei-Säure-Batterien sind mit einem bestimmten Erhaltungsladestrom für immer in Ordnung. Lithiumbatterien würden auf diese Weise beschädigt. Wenn eine Lithiumbatterie voll ist, führt der Versuch, sie weiter aufzuladen, zu Schäden. Umgekehrt wird in einem Auto die "12 V" -Blei-Säure-Batterie normalerweise nur mit einer festen Spannung von etwa 13,6 V aufgeladen. Bei dieser Spannung wird ein geringer Ladestrom benötigt, selbst wenn sie voll ist, im Gegensatz zu einer Lithiumbatterie. Dies schadet der Blei-Säure-Batterie nicht.

Die Zellen variieren von Batterie zu Batterie mehr als die Nichtübereinstimmung mehrerer Zellen in derselben Konstruktion. Daher werden 6-zellige Bleisäure als eine behandelt. Da Alterung und Kapazität der Einheit beschleunigt werden, indem die schwächste Zelle zuerst erschöpft wird, ist es bei Lithium wichtiger, die Anpassung zu optimieren, um die Gesamtkapazität zu verbessern und eine Überladung der schwächsten Zelle zu verhindern. Eine aktive Zenerklemme an jeder Zelle ist erforderlich, um eine Überladung zu verhindern.

Blei-Säure-Batterien fallen jedoch in einer Zelle zuerst häufiger aus als alle gleich, aber die Kosteneffizienz garantiert nicht, dass diese zusätzlichen Kosten die Lebensdauer verlängern.

Da die Selbsterwärmung die Alterung in Lithium beschleunigt, bevorzugen sie eine schnelle Ladung und Abschaltung gegenüber einer schnellen Ladung und einer CV-Ladung von 14,2 Blei-Säure für den Schwimmer. SLAs sind ähnliche, aber niedrigere Spannungen, die auch temperaturkompensiert werden.

Blei-Säure-Batterien werden nach einem als "Ausgleich" bekannten Verfahren ausgeglichen. Die Zellen in der Serienzeichenfolge, die die höchste Ladung aufweisen, können überladen werden, was wiederum ermöglicht, dass sich auch die unteren Zellen in der Zeichenfolge vollständig aufladen.

Li-Ionen-Zellen können diesen Prozess nicht verwenden, da sie eine Überladung nicht tolerieren können. Daher benötigen sie einen aktiven, ausgeglichenen Ladeprozess, um den gleichen Effekt zu erzielen. Alle Zellen haben den gleichen Ladungsstand.

Nach meiner Erfahrung funktioniert reine Solarenergie in abgelegenen Gebieten sehr gut mit Blei-Säure-Batterien, weil: Die Laderaten über längere Zeiträume niedrig sind. Die Batterie wird von Sommer bis Winter über einen weiten Bereich langsam gewechselt. Es gibt relativ häufig überschüssige Energie, um bei niedrigen Strömen auszugleichen

Diesel-Solarbatterie-Hybridsysteme haben: viel größere Tageszyklen. Für einen geringen Stromausgleich steht selten Energie zur Verfügung. Wechseln Sie von einer hohen Ladung zu einer signifikanten Entladung ohne signifikante Schwebezeit.

Dies bestätigt, was der Benutzer 38367 erwähnt, dass ein Einzelzellenausgleich für Blei-Säure-Batterien in solchen abgelegenen Hybrid-Stromversorgungssystemen unter Verwendung von Blei-Säure-Batterien vorteilhaft wäre.

Es gibt signifikante Hinweise darauf, dass Blei-Säure-Batterien mit langer Schnur im Vergleich zu ähnlichen Zyklen in einer einzelnen Zelle schnell an Kapazität verlieren. http://www.battcon.com/PapersFinal2004/SymonsPaper2004.pdf

Denn wenn Sie eine Lithiumzelle überladen, brennt sie oder explodiert. Wenn Sie eine Pb-Zelle überladen, entlüftet sie nur Wasserstoff, bis sie trocken wird. Dann müssen Sie nur noch Wasser hinzufügen, um es wieder aufzufüllen. Ich denke, moderne Silizium- und AGM-Pb-Batterien entlüften nicht einmal, sondern rekombinieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Aber Energie im Zugang muss irgendwohin gehen, also werden sie vielleicht ein bisschen warm, wissen es nicht.