Akku-Lebensdauer und Ladestand

[Nobelhobel]

Richtig Quantifizieren lässt sich der Lebensdauerverlust nicht. Meinen Erfahrungen nach ist das auch sehr von der genauen Zusammensetzung der Zellen abhängig. Nicht jede 18650er Lithium Zelle hat die exakt gleiche Chemie. Ich kann aber aus Erfahrung sagen, dass es die Zellen nicht böse nehmen, wenn sie 3–4 Tage voll geladen sind. Sicher wenn wir über einen Zeitraum von mehreren Wochen die Akkus beobachten, werden voll geladene Akkus sicher mehr altern, als halbvolle. Wie viel, konnte mir bisher aber kein Hersteller sagen.
Ich mache das bei meinem Roller so, dass ich ihn fast täglich fahre und ihn über Nacht auf 100 % auflade. Ich lade dabei aber erst nach, wenn ich unter 30 % bin, oder wenn ich die nächste Tour nicht mehr schaffe. Der Akku ist also nie Lange bei 100 %. Wenn ich ihn mal leer fahren sollte, dann kommt er auch recht schnell wieder an die Steckdose. Also ist die Zeit mit SOC<20% auch recht kurz. Wenn ich weis, dass ich längere Zeit definitiv nicht fahre, versuche ich das so abzupassen, dass er bei gut 80 % ist. Was man bedenken muss, ist dass der Akku (je nach Typ) erst bei einem Vollladen auf 100% ein Topballancing macht, also die Zellspannungen angleicht. Wenn man länger den Akku nicht voll lädt, können die Zellen auseinander driften, obwohl dies schon ein Anzeichen von defekten Zellen sein kann. Steht der Roller mit fast leerem Akku länger herum, kann durch Selbstentladung und Standby-Verbrauch der Akku weiter entladen werden. Bei mir sind das immerhin 1-2 %/Woche. Das sollte man im Hinterkopf haben. Als Fazit sage ich, dass ganz häufig viel VooDoo um die Akkus gemacht wird, von dem zwar alles irgendwie richtig und wichtig ist, aber häufig die normale Nutzung behindert. Wer seinen Akku schonen will, lädt ihn mit möglichst geringem Strom nicht zu voll und entlädt ihn mit möglichst geringem Strom nicht zu sehr, dabei hat er im Idealfall 20-25 °C und keine Erschütterungen. Dass das fern von realen Nutzungsverhalten ist, sollte jedem klar sein.

[Falcon]

Wenn Tesla, mit huntertausendfacher real-world Erfahrung, vor ca. 2 Jahren seine alltägliche Batterienutzungs-Empfehlung von zwischen 90 und 20% (was eher reell 25% sind) reduziert hat auf jetzt 80 bis 20%, dann hat das Hand und Fuß, ohne hätte, könnte, wenn noch aber

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[STW]

Bei meinem Smartphone wurde die "Schongrenze" für die Akkuladung von 85% auf 80% runtergeschraubt mit dem letzten Firmwareupdate. Von mir aus ... Ich komme damit locker den ganzen Tag hin. Das Dingen wird abends vollgeladen, mehr nicht. Nun kenne ich aber auch genug Leute, bei denen ist der Akku regelmäßig nach 2-3 Jahren tot, dafür hängt das Smartphone aber bei jeder Gelegenheit an irgendeiner Lademöglichkeit.

In der Praxis haben die meisten Hersteller eh schon ein Limit bei den E-Rollern gesetzt, das unter 100% liegt. Dann haben wir unterschiedliche Chemien, unterschiedliche Standby-Verbraucher, unterschiediche Nutzungsprofile, da wird es mit Verallgemeinern schwierig. Runterfahren auf weniger als 30% halte ich für schädlicher als ein paar Nächte mit 100% herumstehen.
Vor geplanten Stillstandszeiten (Urlaub) lade ich auf 80%, mit weniger als 60% stelle ich nicht längere Zeit das Dingen ab, weil das "soll" auch nicht gut sein.

Beim NIU habe ich die Teile i.d.R. täglich von 100% auf ca. 30% gefahren, zu Hause vollgeladen bis über die gesamte Balancing-Phase, über Nacht oder auch mal Nächte so stehen lassen, hat auf ca. 3 Jahre und 37TKm nicht geschadet.

Von daher: wenn das Fahrprofil so aussieht wie ich lade 100%, dann steht die Kiste mal ein paar Tage, fahre dann bis 60% herunter und lade wieder auf, und das mit schönster Regelmäßigkeit passiert, dann ist kein Anlass da, sich einen Kopf zu machen.

[Ulrich Kern]

https://www.youtube.com/watch?v=nzO50FGkr8Y

[EEKFZ]

Hallo Herr Kern,

an den Formulierungen in Ihrem Eröffnungsbeitrag dieses Threads vom 15. Juli konnte man schon erkennen, dass hier jemand eine auf den Punkt gebrachte simple Frage stellt, der jedoch selbst schon längst nicht mehr "nur Laie" ist. Ich vermute Sie haben schon sehr viel an den richtigen Stellen selbst recherchiert und eingeordnet. Ich kann daher nur gratulieren und empfehlen, genau diesen "Arbeitsstil" beizubehalten.

Mit Ihrem obigen Link haben Sie aus meiner Sicht die beste Antwort selbst geliefert und voll ins Schwarze getroffen. Sicher haben wir sogar in Deutschland mehr als nur eine handvoll glaubwürdiger Experten, mir ist jedoch niemand bekannt, der mit seinem Wissen und seiner Arbeitsweise ausdrucksstärker und ehrlicher in die Öffentlichkeit geht, als Andreas Schmitz, der Akkudoktor. Er hat eine hervorragende technische Ausbildung, doch ich würde diesen Mann jederzeit auch als Controller einstellen.

Als ich vor etwa 10 Jahren anfing, mich mit Lithium-Akkus zu beschäftigen, war für mich ein weiterer Herr aus den USA Anlaufstelle Nummer 1. Damals war er gerade dabei, seinen Bulli (VW-Bus) zu elektrifizieren. Er heisst Jehu Garcia und betreibt einen gleichnamigen YouTube-Kanal (https://www.youtube.com/@jehugarcia). Anfangs noch am Schreibtisch mit dem Hund im Hintergrund behandelte er so ziemlich jede Fragestellung, die rund um Lithium-Akkus denkbar ist. Inzwischen wurde die gesamte E-Autoindustrie in den USA auf diesen Mann aufmerksam, ein Geheim-Tipp ist er also schon seit geraumer Zeit nicht mehr, seine Videos kann ich jedoch auch deshalb bis heute uneingeschränkt empfehlen. Einziger "Nachteil": ist alles auf Englisch.

[didithekid]

Es ist eine allgemein bekannte Weisheit, dass man den Ladestand eines Akkus möglichst zwischen 80% und 20% halten sollte, um die Lebensdauer zu optimieren. Was ich nicht weiß, und auch im Netz nichts darüber finden kann, ist, ob sich das irgendwie quantifizieren lässt. Wie viel schneller altert ein 100% geladener Akku im Vergleich zu einem 80% geladenen?
Weiß da irgend jemand mehr als ich

Hallo Ulrich,

diese Forschungsarbeit der TU München enthält darüber quantifizierte Ergebnisse:
https://mediatum.ub.tum.de/doc/1355829/document.pdf

Für 15 Jahre Lagerung >90% Ladezustand werden dort 15% Verlust der Kapazität aus den Labormessungen abgeschätzt, gegenüber 10% bei mitterem Ladezustand in dieser Zeitspanne.

Die geringste (kalendarische) Alterung der Zellen ist laut der Studia allerdings bei 40% bis 50% zu erwarten (relevant für Einlagerung über den Winter beginnend mit z. B. 60%). Nach oben hin (Ladezustand 75-100%) steigt die Alterung der Zellen dann deutlich an.
Tiefe Ladezustände wirken sich hingegen beim Zyklenverschleiß sehr nachteilig aus (Akku-Stress, wenn Strom fließt),

Interessant ist aber der Schluss, zu dem die Forschungsarbeit kommt:
Wenn durch technische Maßnahmen immer und dauerhaft die Nutzung des Bereiches hoher Ladezustände verwehrt wird, schafft ein Elektrofahrzeug bei fester täglicher Strecke, weniger Gesamt-Kilometerleistung (über diese zwischen den Ladungen geforderte Streckenlänge) in seiner Lebensspanne, als ohne diesen begrenzenden Eingriff. Dieses "Paradoxon" haben wir auch schon diskutiert. Hersteller versuchen es mit Freigabe konstanter Reichweite über die Lebensspanne und lassen bei älteren Akkus höhere %-Werte bei der Nachladung zu, um den zunächst geschonten Akku später voll auszunutzen.

Es gibt ja die Überlagerung zweier Alterungseffekte: 1. den zyklischen Verschleiß durch Laden/Entladen (-> hoher Stromfluss) und 2. die chemische Degradation über die Zeit (beim Herumstehen des Akkus). Werden über 15 Jahre (durch die Nutzung des Fahrzeuges) jene 700-1.000 Ladezyklen, die für ein Zellenleben erwartet werden, erreicht, sind beide Alterungseffekte ähnlich stark und die Kapazität des Akkus lässt so um die 20%-25% nach. Der vorzeitige Ausfall der Akkuüberwachungselektronik (BMS) oder Brüche bei den Kontaktverschweißungen der Zellen können deutlich früher das Leben des Akkus gefährden. Das bekommt man aber mit Qualitätssicherung mehr und mehr in den Griff.
Der Akku hält aber natürlich dann am längsten, wenn er bei kühlen Temperatoren per mini-Erhaltungsladegerät auf 50% gehalten, aber niemals damit gefahren wird. Dann verliert er in 15 Jahren vielleicht gerade einmal 10% seiner Kapazität.
Ich nutze allerdings meinen Roller mithin zum Fahren, weshalb mein Akku wohl nicht so lange leben wird, wie es ohne Fahren möglich wäre.
Dazu kommt dann noch meine Faulheit, in die Garage zu rennen und das Ladegerät schnell abzuziehen, sobald 80% erreicht sind.

Viele Grüße
Didi

[EEKFZ]

Eine wunderbar detaillierte Erläuterung mit einer wertvollen Quellenangabe.
Danke dafür!

Natürlich von @didithekid.
Den vorletzten Satz mag ich ganz besonders!

[toto]

An diesem Thema interessieren mich die Ladezustände "fast voll" und "fast leer".
Lt. Handbuch hat der Akku meines Ray 7.7 eine maximale Kapazität von 8,78 kWh und eine nutzbare Kapazität von 7,7 kWh.
Bei gutem Wetter fahre ich den Roller gute 60 km am Tag, 5 Tage die Woche; so zumindest meine Absicht, denn ich habe ihn noch nicht so lange.
Ich lade ihn abends langsam mit 900 Watt, denn ich brauch ihn erst wieder morgens einsatzbereit, kann also auf Schnellladen verzichten.
Meine Ladegrenze liegt bei 80% und wenn ich wieder daheim bin, habe ich gute 50% Restkapazität, ergo pendle ich immer so zwischen 50% und 80%
Bezogen auf die maximale Kapazität wären 80% Ladestand absolut betrachtet aber 7 kWh. Gemäss Laderegime der nutzbaren Kapazität wären das dann bereits 91%
Sollte man also die 80% Ladung auf die Nutzkapazität oder die maximale Kapazität des Akkus beziehen?

Und ist es gesund, den Akku immer nur bis zur Hälfte leer zu fahren? Bis 20% komme ich bei meinem Fahrprofil eben nicht.
In dem Roller sind NCM Zellen verbaut. Gibt es dort noch so etwas wie einen Memory Effekt oder ist dieser tatsächlich bei modernen Akkus gar nicht mehr vorhanden?
Alles betrachtet nach dem Prinzip Ceteris paribus, denn dass gerade unterschiedliche Temperaturen massiven Einfluss nehmen, aber auch die individuelle Fahrweise, Unterschiede in den einzelnen Zellen, etc. ist mir schon klar.
Aber die Dinge die ich beeinflussen kann, möchte ich halt auch gerne beeinflussen.

[dominik]

Dein BMS gibt ja eh nur 86% vom Akku frei, das lässt eine falsche Handhabung schon gar nicht mehr zu.
Da werden wohl die untersten 7-10% und die obersten 5-10% gleich vorweg zur Schonung des Akkus nicht genutzt.

Ich mach um das Thema Akk keinen riesen Wind drum.
Ich lade jedes 3-4. mal auf 4,17V pro Zelle damit das balancieren auch ordentlich erfolgen kann. Das ist sicherlich weiter als dein BMS zulässt.
Da steht der Akku dann aber höchstens 1 Stunde, da ich dann immer noch 7km fahren muss.
2-3 mal im Jahr fahre ich bis unter 3V/Zelle (da wird dein BMS auch schon getrennt haben), nur um sicher zu sein das im Fall der Fälle auch die ganze Kapazität abrufbar ist (bei mir ist 98% von der Kappa freigegeben, aber ich weiß ja auch was für den Akku nicht gut ist).

Ansonsten lade ich wie es mir im den Kram passt Ich mache das also nicht weil ich nicht vorher laden kann und auf biegen und brechen noch nach Hause kommen muss, ich teste das leer Fahren einfach ab und an aus.
Ob das nun gut für den Akku ist, ist mir wurscht, den nur so weiß ich das noch alles in Ordnung ist. Was nutzt es mir wenn ich plötzlich bei 30% Rest SOC liegen bleibe weil ich das nie ausprobiert habe und mir immer Gedanken um die Akku Schonung gemacht habe.

Viel wichtiger als das ganze, ist aber im Winter entweder, wie ich, regelmäßig zu fahren, oder zumindest regelmäßig nach dem Akku zu schauen und ihn da ggf. um die 50% zu lagern. Jedes Frühjahr tauchen hier zig Roller auf mit totem Akku, wegen "vergessen zu schauen".
Eigentlich völlig unnötig und schade drum.

Wenn der Ray Akku bei mittelprächtiger Pflege 1000 Zyklen schafft, dann hat der Roller 70-100tkm drauf, und dürfte u. Fie 10Jahre alt sein, das schafft eh nur einer von 500 Roller Fahrern.

[toto]

Das "Ausbalancieren" der Zellen lese ich jetzt hier zum zweiten Mal, kann aber mit dem Begriff nichts anfangen.
Heisst das, gelegentlich in der Praxis bis 100% angezeigter Kapazität zu laden?
In meiner Anzeige kann ich jedenfalls keine Volt und schon gar nicht pro Zelle sehen, ich nehme an, das überprüfst Du mit einem separaten Messgerät, oder?