Das ist ja schon Wahnsinn, wie schnell das geht

Wenn Li-Ion-Akkus brennen, dann brennen sie...

Den einen Kommentar zum Video fand ich gut " Anscheinend verbaut Tesla die alten Samsung Akkus "

Das lass lieber nicht "Arni" hören.

Wenn das die falschen Leute spitz kriegen, stehen nachher an vielen Brennpunkten parkende Tesla. 🤔 🙄 

Hoffentlich werden die Teslas nicht so brechen wie Samsung Fold Geräte

Wusstet ihr das die ersten Autos elektrisch fuhren und nicht mit Benzin  ?  Die kamen erst ein paar Jahre später

Die ersten Automobile

Jawohl

Also Tesla verbaut Panasonic Akkus. Bislang im Wesentlichen die Bauform 18650, zukünftig beim Modell 3 wid es die Bauform 21700 sein. Das sind Standardzellen, die es von zig Lieferanten wie Panasonic, LG, Samsung, SONY, BYD und zajlreichen unbekannteren Firmen gibt. Die Bauform 18650 ist seit Jahren im Notebookbereich im Einsatz und da gab es ausgerechnet bei Sony auch schon mal ernste Probleme. Sony hatte die Sperrschicht zu dünn "optimiert", so dass es dann durch Kristallbildungen punktuell zu Kurschlüssen kam. Es ist die berühlte Quadratur des Kreises bei diesen Lithium-Polymer Akkus: Je dünner man diese Sperrschicht macht, desto höher ist die Energiedichte im Akku, aber auch die Gefahr, dass der Akku thermisch "durchgeht".

Wenn die Qualität stimmt, sind diese Akkus ziemlich sicher. Solange man sie thermisch überwachte und sie keinen mechanischen Beschädigungen ausgesetzt werden. Beim brennenden Samsung Note war letzteres nicht der Fall, die Akkus wurden angeblich unter leichter mechanischer Spannung in die Gehäuse "gepreßt". Dadurch wurde die gefahr, dass sie beim Laden durchgehen und brennen, deutlich erhöht.

Teslar verwendet Zellen mit Stahlmantel. Der Stahlmantel verhindert mechanische Schäden und sorgt für eine sehr gute Wärmeabfuhr. Einen Brand einer Zelle, die sich ausdehnt und Feuer fängt, verlangsamt der Mantel nur, er verhindert ihn nicht.

Ich halte die aktuelle Lithium Technologie aus verschiedenen Gründen für suboptimal beim Einsatz in Fahrzeugen. In so einem Tesla sind 7000 Zellen verbaut. Eigentlich muss jede!!! Zelle überwacht werden, also Spannung und Temeperatur. Bei der Temperatur kann man Cluster bilden. Bei der Spannung ist die Einzelüberwachung mit Balancerschaltungen, wie man sie von Notebook- und Modellbauakkus kennt, extrem sinnvoll. Denn sonst werden früher oder später Zellen tiefentladen oder überladen. Beiden quittieren diese Zellen irgendwann möglicherweise mit einem Brand. Die Akkus sollen laut Tesla 10 Jahre halten. Das kann man glauben, muss man aber nicht. Die meisten Notebookakkus sind deutlich früher "platt" und wir erinnern uns: Es sind die gleichen Zellen drin!

Tesla hat bei ihren Akkus noch einiges an Entwicklung in die Lebensdauer gesteckt. Durch zusätzliches optimiertes Lademanagement werden die Zellen auch geschont. Es gibt bereits viele Teslas, die mehrere hundert Tausend Kilometer drauf haben. Und die tun immer noch. Die Zellen für den "Consumer" sind nunmal auf maximale Energiedichte optimiert - nicht auf maximale Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Und werden auch entsprechend behandelt, hohe Ladezyklen, schnelladen, etc. Das alles lässt Consumer-Akkus sehr schnell Altern. Und die meisten Geräte werden lange bevor der Akku aufgibt, ersetzt. Der Akku in meinem Laptop (Lenovo Yoga 260) ist wie das Gerät knapp 3 Jahre alt, wurde täglich an der Hochschule und zu Hause genutzt, es ist eigentlich auch der einzige PC den ich aktiv verwende. Der Akku hat trotz der Intensiven Nutzung noch nicht einmal 200 Zyklen durch, und seit 2 Jahren stabil ca. 94% seiner Nennkapazität. Ich lade den Akku aber auch nie Voll - momentan Ladeschluss bei 85%.

Was die Zellen-Einzelüberwachung angeht, so wichtig ist die auch nicht. Es hängt alles von der Qualifizierung und Selektierung der Zellen im Vorfeld ab. So gibt es auch schon Elektrowerkzeug-Akkus, die nicht einmal mehr ein BMS verwenden. Das Paket hält auch so 1000 Zyklen oder mehr aus, ohne dass die Zellen "verdriften".

Auf meinem Profilbild ist mein aktueller Solarakku zu sehen. Vor ca. 2 Jahren zusammengebaut, aus "toten" Laptop-Akkus. Die Zellen habe ich nicht Selektiert, nicht Vermessen. So wie sie waren zusammengeschaltet. Überladen. Tiefentladen. Mehrfach. Und nur einmal, vor ca. 1 Jahr gebalanced. Die Abweichung der Zellen ist immer noch auf gleichem Stand, wie nach dem Balancen. Es sind jeweils 8 Zellen Parallel, vier Pakete in Reihe. Der Akku tut immer noch fleißig seinen Dienst, auch wenn die Kapazität inzwischen sehr stark gesunken sein dürfte. Sobald ich den Ersetze, gibt's Messdaten zu den Zellen.

Fazit: Li-Ionen Akkus, gerade bei E-Autos, können sehr lange halten. Und sind relativ sicher. Gerade die Zylindrischen Zellen - da muss schon viel passieren, bis die Kollektiv durchgehen. Was das Video des brennenden Teslas angeht, da warte ich lieber mal die Offizielle Untersuchung ab. Ausschließen möchte ich aber auch nichts - Shit Happens.

Demnächst werde ich mein Zellenprüfgerät hier mal Präsentieren, und Messdaten aus verschiedenen E-Bike Packs mitliefern.

Das sind sehr interessante Erdfahrungen, die Du da gemacht hast.

Ich halte die zylindrischen Zellen auch nicht prinzipiell für unsicher. Ich benutze selber diverse. Ich weiß auch, dass Zellen gerne ohne Einzelüberwachung parallel geschaltet werden. Das ist fast alle preiswerten Powerbanks der Fall. Und auch in diesen "Hooverboards". Während brennende Powerbänke eher selten sind, ist das bei der Hooverboards leider nicht der Fall.

Die Dinger brennen täglich und es gab auch schon in Deutschland einige schwere Wohnungs- und Häuserbrände wegen diesem Schrott. Da kommt nämlich alles "Gute" zusammen: Billige Zellen, einfachste Ladeschaltung mit Parallelschaltung von Zellen und vermutlich mechanische Belastung durch die Erschütterung beim Fahren. Die meisten dieser Hooverboarde sind ein Lehrstück dafür, wie man nicht mit 18650 Zellen umgeht. Und sie zeigen, wie schmal der Grat zwischen "tickender Zeitbombe" und "zuverlässig" bei diesen Akkus ist.

Super spannend: BYD, so nebenbei der weltweit größte Fahrzeugakkuhersteller, beginnt bei Nutzfahrzeugen wei Staplern, Bussen und LKW mit dem Tausch der Technologie. Lithium-Eisen-Phosphat, kurz LiFePo4, ist das Zauberwort. BYD garantiert 2000 Zyklen. Nach 8 Jahren oder 2000 Zyklen sollen die Akkus noch 75% Kapazität haben. Und die Akkus brennen nicht gleich bei "Mißhandlungen" oder Beschädigungen. Einen Nachteil haben die Zellen allerdings und das ist das höhere Gewicht. Das dürfte bei Nutzfahrzeugen wie Staplern egal sein, bei PKW ist es noch ein Nachteil.

Achja, die Abkürzung BYD steht für Build Your Dreams und das machen die Chinesen.

Also das Parallelschalten von Akkuzellen ist überhaupt kein Problem. Ich weiß nicht, wie Du Dir da eine Einzelzellenüberwachung vorstellst. Bei parallelgeschalteten Zellen haben zwangsläufig alle die selbe Spannung, somit muss diese auch nur an einer Stelle gemessen und überwacht werden. Das einzige, worauf geachtet werden muss, ist, dass die elektrische Verbindung zwischen den Zellen einwandfrei ist, damit es keinen (zu großen) Spannungsabfall gibt. 

Übrigens: Unser E-Auto (Renault ZOE Q210) ist inzwischen knapp über 4 Jahre alt und der Akku hat noch 98 % der Anfangskapazität (SOH laut OBD-Auswertung). 😎 Verbaut sind LiNiMnCoO2-Pouch-Zellen von LG.

Freundliche Grüße Michi

Mir ist klar, dass es übliche Praxis ist, diese Zellen parallel zu schalten. Aber genau dann kann ich sie nicht mehr einzeln überwachen. Eine einzelne Zelle, deren Innenwiederstand plötzlich steigt, wird nicht als defekt erkannt! Habe ich zwei Zellen parallel geschaltet und ich lade mit einem hohem Ladestrom, dann nimmt die defekte Zelle zu wenig Strom ab. Die zweite Zelle wird mit einem zu hohem Strom geladen. Wird sie dabei heiß, wird das hoffentlich erkannt. Ansonsten leidet sie einfach stumm und quittiert ihren Dienst vorzeitig.

Vermutlich schaltet man genau aus diesem Grund mehr als zwei Zellen parallel. Das minimiert Folgeschäden, aber defekte Zellen werden noch unzuverlässiger erkannt.

Okay, soweit richtig. Aber: ein gutes Batteriemanagementsystem kann auch die Kapazität des Akkus überwachen. Und zwar über die Aufzeichnung von Spannung und Stromstärke während eines Lade- bzw. Entladevorgangs. Dadurch ist es gar nicht notwendig, parallel geschaltete Zellen einzeln zu überwachen.

In Deinem Extrembeispiel, wo eine von zwei Zellen defekt ist, würde das BMS merken, dass der Akku nur noch die Hälfte der vorgesehenen Kapazität hat und würde daher die maximal erlaubte Stromstärke auf die Hälfte reduzieren. Somit müssen keine Zellen leiden. 😉 

Bei Elektroautos wird das auf jeden Fall so umgesetzt, das heißt, bei gealtertem Akku wird nach und nach entsprechend die max. Ladeleistung und ggf. das Beschleunigungsvermögen des Autos herabgesetzt. 

Freundliche Grüße Michi

Steigt der Ri (Innenwiderstand / ESR) einer Zelle aus einer Gruppe parallel geschalteter Zellen an, so steigt auch der Ri der gesamten Parallelschaltung. Sind mehrere Gruppen in Reihe, so wird sich bei einer Laständerung die Spannung über diese eine Gruppe um einen anderen Betrag ändern, als über die anderen Gruppen. Ein BMS kann dann eine Gruppe als "defekt" oder "schadhaft" erkennen, und den Akku entsprechend markieren bzw. die Daten an den Nutzer weitergeben.

Eine tatsächliche "Einzelzellenüberwachung" benötigt einen Stromsensor (mit ausreichend hoher Genauigkeit) für jede Zelle aus einer Parallel-Gruppe. Das macht die Sache unnötig komplex, und bringt keinen mehrwert. Denn selbst wenn man weiß, welche Zelle defekt ist, tauscht man nur diese eine Zelle aus, besteht die Gruppe wieder aus unterschiedlichen Zellen, was wieder eine unterschiedliche Alterung und Belastung hervorruft. Insbesondere im "Fortgeschrittenen" Alter, wenn die Zellen das Doppelte an Ri zu Neu-Zellen haben. Die Neue Zelle wird somit viel stärker Belastet. Daher würde man eher die ganze Gruppe aus Paralellen Zellen tauschen.