Waarom LiFePO4-accu’s soms “meer capaciteit” lijken te krijgen (en wat dat wél/niet betekent)
Even geleden las ik een verrassend onderzoek, gepubliceerd op o.a. Sciencedirect met opvallende conclusies. De Management Summary gaf aan:
•Thick covering layer are strongly influencing the cyclic aging.
•Passive electrode effect explains reversible capacity increase or decrease.
•Passive electrode effect includes influence of excess anode.
•Shallow cycling between 45 and 55% SOC results in highest aging.
•4C tests result in less aging than lower C-rates.
Waarbij de dikgedrukte waarschijnlijk het meest verbazen. Het onderzoek is de moeite waard om te lezen, hieronder een samenvatting.
Waarom LiFePO4-accu’s soms “meer capaciteit” lijken te krijgen (en wat dat wél/niet betekent)
Sommige LiFePO4-accu’s laten in de eerste weken/maanden een kleine capaciteitsstijging zien. Dat kan verwarrend zijn: het lijkt alsof de accu “beter wordt”. Onderzoek aan commerciële LiFePO4 grafiet-cellen laat zien dat dit meestal geen echte verbetering is, maar een reversibel intern herverdelingsproces van lithium in de anode.
Wat gebeurt er?
In veel cellen is de grafietanode geometrisch iets groter dan de kathode. Een klein deel van de anode heeft daardoor geen ‘tegen-elektrode’ en doet niet direct mee aan laden/ontladen. Dit “passieve” anodegebied kan lithium opnemen of afstaan aan het actieve deel, afhankelijk van de toestand van lading (SOC). Bij bepaalde SOC’s kan dat tijdelijk extra “actief lithium” beschikbaar maken, waardoor een capaciteitstest iets hoger uitvalt.
Belangrijk om te weten
- Dit effect is reversibel: het kan ook weer verdwijnen als de SOC-condities veranderen.
- Dit effect is geen veroudering en geen echte levensduurwinst.
- De grootte van het effect verschilt per celtype en kan enkele procenten bedragen.
- Het effect treedt het sterkst op gedurende het eerste jaar en van kalenderveroudering is dan ook de eerste jaar, de eerste twee jaar geen sprake.
Wat betekent dit voor gebruik?
- Bij langdurige opslag (weken/maanden) en daarna weer in gebruik nemen kan de gemeten capaciteit tijdelijk iets afwijken.
- Temperatuur is de dominante factor voor echte (irreversibele) veroudering: koeler opslaan is beter.
- Een accu die veel “rond 50% SOC” wordt gehouden met kleine laad/ontlaadpulsen (bijv. standby/ESS-gebruik) kan in sommige gevallen sneller verouderen dan verwacht.
Praktisch advies
- Voor langdurige opslag is een SOC rond de 30-40% het meest geschikt.
- Bij systemen die langdurig rond een smalle SOC-band werken, helpt het om af en toe een grotere SOC-swing of periodieke top-charge toe te passen (afhankelijk van laadstrategie en BMS).
Interessant onderzoek. Benieuwd in hoeverre dit ook 1 op 1 betrekking heeft op Prismatische cellen, hoewel er op dit moment geen redenen zijn om aan te nemen dat een andere celstructuur hiervan afwijkt.
Het onderzoeksrapport geeft sterke aanwijzingen dat het onderzoek op de hele LiFePO4 chemie van toepassing is en zich niet beperkt tot cilindrische cellen.