Salzwasserbatterie

Die Salzwasserbatterie ist es ja nicht geworden. Dafür die LTO-Batterie, welche aus 4 Modulen a 2kWh besteht:

Die Batteriemodule kommen aufwändig verpackt im Edelstahlgehäuse daher und jeweils mit 2 MC4-Steckern für den Stromanschluss, 2 RJ45-Buchsen für einen CAN, der aber noch noch funktioniert (zumindest am BMS, das im oberen Schrankteil verbaut ist). Soweit alles nicht weiter schlimm, wenn die Batteriespannung der 4 parallel geschalteten Module vom BMS überwacht wird und die Module intern intelligent genug sind. – Wenn.

Die erwähnten Sicherheitsbedenken motivierten mich dazu, die Module einzeln zu überwachen und mit 4 DC-Stromzangen (HSTS016L) an einem ESP32 werden nun im Sekundentakt die Ströme erfasst und in meinem openHAB visualisiert. Und was sah ich? Schon am ersten Tag war klar: die nutzbare Kapazität hat sich sehr unterschiedlich verändert. Alle 4 Module sind schlechter (das war bereits aus der Übersicht die das Greenrock EMS darstellt ersichtlich) aber ein Modul sticht besonders heraus:

Dieses Modul muss also näher untersucht werden. Gesagt getan, so sieht es geöffnet aus:

Hinweis für Bastler: bitte nicht nachmachen, wenn ihr nicht die nötige Sachkenntnis besitzt, Akkus in dieser Größenordnung können ordentlich Wumms machen, wenn durch einen Kurzschluss oder sonstigen Fehler große Ströme fließen!

Wir haben also 22 LTO-Zellen des Herstellers Yinlong, mit je 40Ah a 2.3V in Serie. Aber… wo ist das BMS das die einzelnen Zellen überwacht und in Balance hält? Da die Zellen chemisch nicht identisch sind werden die Ladezustände über die Zeit natürlich auseinander laufen – wer kennt es nicht von den Batterieblöcken mit mehreren AA-Zellen in irgendeinem elektronischen Helfer der den gesamten Block im eingebauten Zustand laden kann, aber nach dem Ausbau und der Einzelladung im vernünftigen Ladegerät plötzlich wieder viel länger hält?

Schon bei der ersten Zelle die ich gemessen habe der Schock: 3.6V, tatsächlich das Maximum des gesamten Stacks, wobei das Minimum bei 2.1V war – ich hatte die Batterien zuvor vom Greenrock EMS auf 100% aufladen lassen. 2.6V ist die nominelle Obergrenze für LTO-Zellen, kein Wunder also, dass hier einiges aus dem Ruder läuft und eher erstaunlich, dass bisher nichts schlimmeres passiert ist. Das liegt wohl daran, dass die LTO-Technologie sehr robust ist und im Gegensatz zu anderen Lithium-basierten Akkus nicht gleich die Zellen zerbersten, wenn man sie überläd. Bleibt abzuwarten ob die betroffenen Zellen permanenten Schaden erlitten haben bzw. wie groß dieser ist.

Nun heißt es erstmal die Zellen auf das selbe Level zu bringen. Das mach‘ ich manuell durch Entladen mit einem kleinen 12V-Halogen-Leuchtmittel, denn die bestellten Teile um elektronisch alle 22 Zellen im Betrieb zu balancieren ist noch nicht da und bei dem oben sichtbaren Aufbau will ich auch vermeiden alles auseinander zu nehmen um die „klassische Parallelschaltung der Zellen zu machen. – Abgesehen davon wäre eine Spannungsdifferenz von 1.5V wohl auch problematisch im Bezug auf die entstehenden Ausgleichströme.

Fast schon überraschend, dass Plus- und Minuspol einzeln per Relais von der kleinen Controllereinheit die mit verbaut ist getrennt werden können und Schmelzsicherungen verbaut sind – auch wenn ich mich frage, warum hier 2 Sicherungshalter parallel die je mit 10A bestückt sind zum Einsatz kommen.