Hi,
nach meinem Verständniss wird der Begriff Alterung bei den Akkus landläufig sehr breit verwendet und beschreibt nach meiner Wahrnehmung alles an Effekten, die dazu führten, dass ein Akku nicht mehr so leistungsfähig ist, wie er zu Beginn mal war. Nach meinem Verständniss gibt es bei Lithium Akkus erstmal keine negativen Effekte, wenn man sie immer innerhalb der Spezifikation betreibt; sowohl beim Laden als auch Entladen (*).
Stellt sich natürlich die erste Frage: wie ist die Leistungsfähigkeit definiert. Ich sehe da 4 Messwerte:
- Stromlieferfähigkeit: wieviel Spitzenstrom bekomme ich aus dem Akku raus. Entladerate in C; ggf. Peak-Werte mit Zeitangabe (also z.B. 50C Dauer und 100C für 10 Sekunden)
- Stromakzeptanz: wieviel Strom kann ich rein schieben. Im RC Umfeld also die C-Rate, mit der ich immer laden kann, ohne dass der Akku Schaden nimmt. Bspw. 4C
- Kapazität: wieviele Wh kann ich dem Akku entnehmen. Landläufiger eher die Frage nach Ah
- Stromlieferfähigkeit über SoC: kann der Akku gegen Ende der Ladung auch noch ordentlich Strom liefern?
Aus meiner Sicht gibt es folgende "Beschädigungen" im Akku, welche zu einer Reduktion der Leistungsfähigkeit führen. Die Liste ist sicher nicht vollständig und wenn jemand noch was weiß bzw. die untige Liste korrigieren möchte, dann sehr gerne.
- Das Lithium Gitter "setzt sich zu" und es können nicht mehr so viele Ionen frei fliessen, da sie nun im Gitter gebunden sind. Wird durch Überlastung der Zelle hervorgerufen. Ganz profan: man will mehr Strom aus der Zelle ziehen, wie sie liefern kann. Dieser Effekt ist nach meinem Kenntnisstand nicht reversibel; sprich wenn kaputt, dann kaputt. Der Effekt drückt sich durch einen höheren Innenwiderstand sowie reduzierte Kapazität aus. Kann man also auch mit Hausmitteln messen. Beispiele für Überlastung:
- z.B. 120C obwohl sie nur 100C kann --> deshalb Motor < ESC < Akku
- z.B. 50C wenn der Akku sehr kalt ist und ergo nur 20C liefern kann. Effekt setzt wohl bei LiPos ab ca. 18 Grad ein. Ein Akku der normalerweise 50C kann liefert bei 0 Grad nur noch einen Bruchteil; meistens um die 20C --> ergo Akkus immer vorwärmen
- zu tief entladen. Die oft genannten 3V; wenn man da drunter kommt, ist die Zelle irreversibel beschädigt.
- Innere Effekte des Akkus; das sog. Dendriden Wachstum. Hier wachsen quasi Stalakmiten und Stalaktiten von Anode zu Kathode. Das hat wohl vielerlei Ursachen angefangen von unebener Oberfläche des Separators bis hin zu Verunreinigungen, die während der Produktion rein kamen etc. Inwiefern dieser Effekt bei LiPos stark zum tragen kommt weiß ich nicht. Er drückt sich durch einen verringerten Innenwiderstand aus, welchen man aber nur im Frequenzspektrum vernünftig messen kann, wofür man dann ein Impedanz-Spektroskopie Messgerät braucht, was sicher die wenigsten von uns zu Hause haben. Da man dies dem Akku eigentlich nicht ansieht weisen alle Hersteller darauf hin, dass man die Akkus beim Ladevorgang beobachten soll.
Ultimativ führt dies zu einem inneren Kurzschluß, wenn die Dendriten so groß geworden sind, dass Anode und Kathode sich berühren. Das sind dann die ominösen Hausbrände, bei denen sich ein Akku "ohne Grund" entzündet hat.
Nach meinem Verständniss ist dieser Effekt durch gezieltes Laden / Entladen teilweise reversibel.
Aus meiner Sicht haben vorallem die negativen Effekte aus Überlast viel mehr Einfluß auf die Zellenalterung wie die Frage, ob man sie vor dem Einsatz mal 3 Zyklen (oder 5 oder 10) hat am Lader laufen lassen.
(*) ein Freund von mir fährt seit 2013 einen Tesla Model S. Das Auto hat heute noch exakt die gleiche Reichweite wie bei Auslieferung, da er immer stark auf die "Pflege" der Akkus geachtet hat: wenn möglich in der Garage parken um kalte Akkus zu vermeiden, wenn möglich nicht an den Quick-Charger. Im Fahrbetrieb hat er keine Kompromisse gemacht; das Auto muß mit Blick auf Beschleunigung echt was leisten.