Was ist Zellkompression?
Bei der Zellkompression wird das äußere Aluminiumgehäuse von LFP-Zellen (LiFePO4) buchstäblich zusammengedrückt bzw. fixiert, um eine Delamination der inneren Komponenten zu verhindern. Delamination führt zu einer verkürzten Lebensdauer der Zellen und erhöht die Belastung der elektrischen Anschlüsse. Ständig wirken innere Kräfte auf das dünne Aluminiumgehäuse, das diesen Kräften nicht standhält. Mangelnde Kompression führt zu Schäden an den Zellen, die sich durch Aufquellen und vorzeitigen Batterieausfall äußern.
Warum ist eine Zellkomprimierung erforderlich?
Mit der neuesten Technologie für LFP-Zellen wurden zahlreiche Fortschritte erzielt, um die in einem bestimmten Volumen speicherbare Energiemenge zu erhöhen. Ingenieure stehen regelmäßig vor der Herausforderung, „mehr“ in „weniger“ zu packen. Manchmal sind für diese anspruchsvolle Aufgabe Kompromisse erforderlich. In diesem Fall wurde ein dünneres, weniger strukturell integriertes Material gewählt, um mehr Platz zu schaffen.
Das dünne Aluminiumgehäuse kann den inneren Kräften beim Laden der Zellen nicht standhalten, doch das neue Design war nicht für den alleinigen Einsatz der Zellen vorgesehen. Die große Mehrheit der heute auf dem Markt erhältlichen LiFePO4-Zellen ist ursprünglich für den Einsatz in Elektrofahrzeugen vorgesehen. Auto- und Packhersteller entwickeln die Packs bereits mit Blick auf die Kompression, da die Anforderungen an einen stabilen Halt des Packs in einem Elektrofahrzeug, bei dem Vibrationen garantiert sind, viel höher sind als in einer stationären Solarstromanlage. Durch die Verwendung einer einzigen Kompressionsvorrichtung für ein ganzes Pack wird im Vergleich zu vielen dicken Kunststoffgehäusen erheblich Platz und Gewicht gespart, was zu höheren Kapazitäten auf gleichem Raum führt.
Wann ist eine Zellkomprimierung erforderlich?
In den meisten Fällen müssen Zellen komprimiert werden. 9,5 % aller LFP-Zellen mit Aluminiumgehäuse auf dem Markt erfordern eine Kompression. Die genaue Formulierung variiert, die meisten Hersteller hochwertiger Zellen machen jedoch entsprechende Angaben in ihren Datenblättern.
Es gibt zwar auch Aluminiumgehäusebatterien, die keine Kompression benötigen, sie sind jedoch selten. Es empfiehlt sich, den Händler, bei dem Sie die Zellen kaufen, zu fragen. Allerdings sind nicht alle Händler umfassend über die technischen Aspekte der einzelnen Batterien und die Herstelleranforderungen informiert.
So bauen Sie eine Zellkompressionsvorrichtung
Die Vorrichtungen zur Zellkompression variieren stark. Jede Anwendung ist anders. Beispielsweise muss ein großer Zellenblock in einem Elektrofahrzeug viel mehr Zellen fixieren als ein einfacher 4-Zellen-Pack in einem Wohnmobil oder Wohnwagen. Komplexere Konstruktionen wie diese erfordern weitaus mehr Details, als wir in diesem Artikel behandeln können. Einige Vorrichtungen nutzen Kunststoff- oder Metallbänder, andere Gewindestangen und Endplatten. Bei der Auswahl der Materialien ist darauf zu achten, dass sie den von den Zellen ausgeübten Kräften standhalten.
Eine einfache Zellkompressionsvorrichtung, die für die meisten stationären Packs in Solar- und Off-Grid-Anwendungen ausreicht, lässt sich mit einfachen Materialien aus dem Baumarkt selbst bauen. Im hier gezeigten Video erfahren Sie unsere Empfehlung zum Bau einer Kompressionsvorrichtung, die ausreichend Kompression für den Anfang bietet und vorzeitigen Verschleiß verhindert. Dieses Design ist nicht für jede Anwendung optimal, kann aber als Ausgangspunkt dienen. Mitglieder der DIY-Community schätzen dieses Design aufgrund seiner Einfachheit, andere Mitglieder haben jedoch Spiralfedern, zusätzliche Verstärkungen und viele weitere Methoden hinzugefügt, um eine glattere und gleichmäßigere Kompressionsvorrichtung zu schaffen.
Wichtige Überlegungen
Zellen schwellen an, wenn sie über 3,4 V geladen werden, unabhängig von der Laderate.
Das Anschwellen der Zellen hängt vom Ladezustand ab, nicht von der Ladegeschwindigkeit. Sobald ein Akku anschwillt, ist dies ein dauerhafter Schaden, der Ihrem Akku für den Rest seiner Lebensdauer Probleme bereitet. Wenn Sie Ihren Akku für den Einsatz vorbereiten, können Sie Ihre Zellen topbalancieren. Dabei denken Sie vielleicht, dass Sie auf die Kompression verzichten können, da dies eine langsame Ladegeschwindigkeit ist. Diese Denkweise ist ein FEHLER und wird Ihren Zellen erhebliche Probleme bereiten. Angeschwollene Zellen, die erneut komprimiert werden, üben enormen Druck auf die äußeren Plattenschichten aus, während das Flachhalten einer bereits flachen Zelle gleichmäßigen Druck auf alle Platten im gesamten Akku ausübt.
