Pressen von LiFePo4 Zellen?

Also, ich habe 3 Packs a 8 Zellen/280Ah von Eve.
Nun habe ich deren Datenblatt gelesen, und es wird von einem Clamping geredet, also das Belasten der Zelle mit konstant 300kgf.
Kurz zum Thema:
Hier wird u.a. erklärt, warum man das machen soll.

Eine Einzel-Zelle ändert ihre Dicke ca. 1,5mm zwischen 0%und 100% SOC.
Wenn man die Zellen starr miteinander verspannen würde, ändert sich die Anpresskraft ja sehr stark und kann die Akkus zerstören.
Der Hersteller benutzt dafür ein hydraulisches System, was logischerweise unabhängig der Längenausdehnung immer den gleichen Druck liefert.
Man könnte Federn nehmen, hat aber bei 4 Zellen schon 6mm "Hub", was die Federkraft ja auch verändert (Federkonstante).

Ein weiterer Grund für das Verspannen der Zellen miteinander ist die mechanische Belastung an den Polklemmen. Dadurch das die Zellen arbeiten (auch unter Druck), zerren die einfachen Polverbinder an den Bolzen und die Batterie kann dort einen Riß bekommen und undicht werden. Die Batterien sind bei der Produktion evakuiert worden, und jeder Riß veringert die Lebensdauer drastisch.

Also gibt es eigentlich 2 Probleme:
-Die Batterien sollten leicht gepresst werden, um die Ausgasung des Materials zu optimieren - aber der Nutzen/Aufwand ist eher gering, da oft das kalendarische Alter der Batterie eher zuschlägt als die Zyklenzahl.

-Die mechanische Last sollte von den Polklemmen ferngehalten werden.

Wie macht man es nun korrekt?
Auf das Clamping verzichten, aber dafür bewegliche Polverbinder benutzen?
Clamping, aber mit Federbelastung? Aber man benötigt trotzdem flexible Polverbinder.
Die Batterien mit etwas Abstand setzen, dann können die sich ausdehnen und ziehen nicht an den Polen, aber das geht nur stationär, im WoMo rüttelt und vibriert ja alles.

Also - meine Idee wäre jetzt, eine Kiste zu bauen, wo die Batterien mittels Federn zusammengehalten werden und die Pole mit flexiblen Zellverbindern zu verbinden.
Andere Vorschläge? Wenn ja, mit welcher Begründung?

LG,
Ingolf

Definitiv verwende ich flexible Zellenverbinder. Ob es unbedingt nötig ist, oder nicht, sei dahingestellt. Aber es gibt ein gutes Gefühl, das zumindest dadurch nichts kaputt gehen kann.

Kork gibt stark nach bei 300kgf. Da müsste man dann oft nachstellen. Sollte etwas sein, was nicht elastisch ist. Ich habe GFK-Isolierplatten vorgesehen.

Gut, die Idee mit einem Spanngurt und flexiblen Isolierungen würde verhindern, das zu viel druck aufgebaut wird, aber kontrollieren kann man das nicht wirklich.

Eine Gummiplatte unter den Akkus ist auch eine gute Idee...

Meine Idee zur Zeit ist eine Stahlbox, die einen seitlichen Deckel hat, in dem 2 Multiplexplatten mit je 4 Federn sitzen und auf die Batterien mit 300kgf drücken.

Somit wären die Akkus geschützt, die Pole durch flexible Busbars verbunden und die Akkus gepresst mit konstanten Druck.

Spanngurt und Gewindestangen möchte ich nicht nehmen, das ist mir zu unkontrolliert.

LG

Ingolf

Zitat von Angel

was ist kgf

Kilogramm force.

Die Kraft, eigentlich korrekter kpf, die wirkt.

Diese ist Flächenunabhängig und sagt aus, das eine Kraft von 300kp wirkt.

Das heißt, die Zelle muss mit einer Kraft von 300kp belastet werden. Das nennt der Hersteller Clamping.

Das darf aber nicht mehr sein, auch nicht, wenn die Zellen sich ausdehnen. Denn sonst werden in der Zelle die Abstandshalter beschädigt.

Also muss man die Kraft begrenzen, was bei starrer Verspannung nicht geht.

Deswegen würde ich eine federbelastete Platte nehmen, die gegen den Zellenverbund drückt (4 Federn a 730N).

Übrigens hat Eve sich gemeldet und meinte, vor dem Clamping auf jeden Fall erst voll laden, dann mit der angegebenen Kraft verspannen.

Ich zeichne mal eine Box, mal sehen, was dabei rauskommt

So, ich habe mal eine Box gezeichnet, wie ich mir das vorstelle. Also, der Körper besteht aus 2mm Stahlblech, der Boden und der Deckel sind identisch, aber der Boden wird eingeschweißt. An diesem kommen seitlich auch die Halter zum festschrauben der Box in Fahrzeug.
Obendrauf kommt das BMS und noch eine 200A-Sicherung.
Die Kabel kommen mit PG16 bzw. PG18 Verschraubungen aus der Box raus (damit nichts scheuert).

Innen liegt ein 3mm Gummi unter den Akkus, an den Seitenwänden 3mm Kork (läßt sich besser montieren).
Zwischen den Akkus liegt eine Isolierscheibe aus GFK, wie es der Hersteller empfiehlt.
Damit die Akkus nich nach oben können und an den Deckel schlagen, sind links und rechts noch zwei Abstandshalter, die gleichzeitig zum Verschrauben des Deckels dienen. Da werde ich 2 Buchenholz-Leisten nehmen. (Ja, ist brennbar, aber das ist mir egal).
Die Zellenverbinder sind flexible (bestellt bei Aliexpress, 50mm² CU).

Das Verpressen erfolgt durch 4 Federn mit je 730N bei vorgesehner Länge. Um das zu überprüfen und auch im Betrieb mal kontrollieren zu können ist vorn eine Bohrung 10mm drin, mit der ich den Abstand der 2. Druckplatte messen kann. So weiß ich immer die Kraft, die auf die Batterien wirkt. Die Kraft kann man einstellen, indem man die Löcher für die Federn tiefer macht oder auch etwas unterlegt. Also lädt man erst alle Akkus auf 100%, dann baut man die ein, presst etwas an, misst den Abstand und macht die Löcher so tief, das bei gegebener Länge ein Anpressdruck von 300kp erreicht wird.

Das Gehäuse habe ich kurz durch das FEM gejagt, hält die 300kp auch sicher aus, nur den Deckel musste ich auf 3mm verstärken.

So - dann denke ich mal, nichts übersehen zu haben - morgen kann ich dann 3 von den Kisten als Laserzuschnitt (und gebogen) bestellen. Nach dem Verschweißen schaffe ich die Boxen noch zum Pulverbeschichten, damit die nett aussehen.

Ich denke, so habe ich dem Hersteller Genüge getan mit dem Clamping, habe die Last von den Polverschraubungen genommen und die Batterien können nicht aneinander oder am Gehäuse reiben. Und festschrauben kann ich die Kisten auch.

Irgendwelche Vorschläge oder Verbesserungen? Habe ich was übersehen?

LG,
Ingolf

DEVIL963 Danke...

Naja Aufwand... Ist Hobby

Marco T 911 Aber mit sehr viel mehr Aufwand, weil man bei 1mm Hub pro Zelle und 8 Zellen 8mm Federweg hat, in dem die Kraft nicht zu weit von den 300kp abweichen sollte.

Man braucht also eine Anordnung von vielen Federn in Reihe

Marco T 911 ich benutze Tellerfedern oft, in Werkzeugspindeln, zum Vorspannen von Kugelrollspindeln und noch einigen anderen Sachen . Vorteil von den Dingern: man kann durch in Reihe legen, oder gegenseitiges Anlegen Kraft und Federweg super einstellen und anpassen.

Also, für die, die es interessiert:

Die Batteriebox kostet beim Laseranbieter 32€/Box. Das Material, gelasert, gebogen incl. Versand.

Dazu kommen noch paar Holzleisten, 2 Stückchen Multiplex aus der Abfallkiste, 4 Federn (3,70€/Stück), paar Schrauben und 3 PG Verschraubungen.

Also kostet eine Box <50€. Das ist dafür, das sie dann die Batterien korrekt behandelt und schützt, nicht viel.

Ich schreibe das mal auf, vielleicht will ja noch jemand so eine Box bauen:

Federn (4 Stück pro Box) (2,31€ wenn man 17 nimmt)
Zellenverbinder (7x pro Box) (4,13€/Stück)
Blechkiste (Laserzuschnitt, gebogen, 32€/Stück)
PG16 Verschraubungen (3x pro Box)
Gewindenieten M8 (6x pro Box) / alternativ Muttern M8
Schrauben M8x20 (6x pro Box)

anbei die DXF-Files: dxf.zip

Die DXF-Dateien kann man zur Fertigung einfach an einen beliebigen Laserschnitt-Dienstleister schicken. Sollte in D-Land nicht viel mehr kosten, als hier in Spanien.

Heute sind die Zellenverbinder aus China gekommen. 50mm² Kupfergeflecht, 22 Stück. Sehr gut verarbeitet, Kupfer ist verzinnt (wegen Korrosion). Stückpreis incl. Versand 4,20€. Immer noch teuer, aber im Vergleich zu manch anderem Onlineshop schon fast geschenkt...

Stromfresser Ja klar. Schau in meinen Ausbauthread. Sind verbaut (3×) und läuft.

Ich habe die Zellen geladen auf 100% und dann die 300kg eingestellt. Dazu habe ich ein Loch im Gehäuse und kann den Abstand der Zellen messen. Dann habe ich ausgetechnet, wie weit ich die Federn komprimieren muss und habe dementsprechend die Halter ausgefräst.

Bei geringerer Ladund sollen die Zellen ja schlanker werden.

Wenn ich jetzt den Innenausbau halbwegs fertig habe, werde ich mal Tests machen. Dann kann ich ja von außen messen, wie weit die Zellen arbeiten.