Wie Sie eine Angabe zur Zyklenlebensdauer lesen

„1,000 Zyklen bis 80 %“ ist keine Spezifikation. Es ist das Ende eines Satzes, der mit fünf Bedingungen begann, und ohne sie kann die Zahl bei zwei Produkten mit derselben Zelle legitimerweise um den Faktor drei auseinanderliegen.

Die fünf Bedingungen

Eine Angabe, der eine dieser fünf Bedingungen fehlt, ist mit einer anderen Angabe, die sie enthält, nicht vergleichbar.

Die zwei Bedingungen, die am häufigsten fehlen, sind Entladetiefe und Ladeschlussspannung, weil beide die Zahl besser aussehen lassen. Eine Zelle, die bei 4.15 V von 100–50 % zykliert wird, kann eine mehrfach höhere Zyklenzahl erreichen als dieselbe Zelle bei 4.2 V von 100–0 % – und beide Aussagen können gleichzeitig zutreffen.

Zyklische und kalendarische Alterung sind zwei verschiedene Uhren

Eine Zelle altert auch im Ruhezustand, nicht nur im Betrieb. Die kalendarische Alterung hängt vor allem von Temperatur und Ladezustand (SoC) ab: Eine Zelle, die voll geladen in einem warmen Raum lagert, verliert schneller Kapazität als eine, die teilgeladen in einem kühlen lagert. Ein Produkt, das den größten Teil seines Lebens untätig verbringt – Notstrom, saisonale Geräte –, wird von der kalendarischen Uhr bestimmt, und Angaben zur Zyklenlebensdauer sagen darüber fast nichts.

• Ein Pack mit zwei Zyklen pro Woche erreicht sein Garantiedatum lange vor seiner Zyklenzahl.
• Ein Pack mit drei Zyklen pro Tag wird durch die Zyklenlebensdauer begrenzt – und durch Wärme.
• Lagerbedingungen gehören ebenso in das Garantiedokument wie in das Datenblatt, weil sie den Unterschied zwischen den beiden Ausgängen ausmachen.

Wie ein belastbarer Test aussieht

Wenn Sie eine Angabe zur Zyklenlebensdauer veröffentlichen wollen, muss der Test so beschrieben sein, dass jemand anderes ihn wiederholen kann. Das heißt: Zellmodell und Charge nennen, Lade- und Entladestrom, Spannungsfenster, Temperatur und wie sie gehalten wurde, Ruhephase zwischen den Zyklen und den Schwellwert für die Restkapazität. Eine Angabe mit allen sieben Punkten ist prüfbar; eine mit einem Punkt ist Marketing.

Für eine Produktgarantie ist der sinnvolle Weg meist nicht, die Zahl des Zellenherstellers zu übernehmen, sondern das Pack so zu qualifizieren, wie es gebaut wird. Das Pack hat ein anderes thermisches Verhalten, andere Ladegrenzen und eine andere Entladetiefe als die Testzelle, also wird die Packzahl abweichen – und die Packzahl ist die, die der Kunde erlebt.

Eine Garantie schreiben, die Sie verteidigen können

1. Das Ausfallkriterium messbar definieren: Kapazität unter einem angegebenen Prozentsatz des Nennminimums, gemessen nach einem angegebenen Verfahren.
2. Das Betriebsfenster nennen, das die Garantie voraussetzt: Temperaturbereich, Ladestrom, Entladetiefe, Lagerbedingungen.
3. Nennen, was sie aufhebt: Laden unter 0 °C, Wassereintritt, nicht freigegebene BMS-Änderungen, Zelltausch.
4. Das Messverfahren veröffentlichen, damit ein Streit durch Messung entschieden wird und nicht durch Meinung.
5. Die Chargenrückverfolgbarkeit führen, mit der Sie feststellen können, welche Zellen in ein zurückgesandtes Pack gegangen sind.

Der vierte Punkt wird am häufigsten ausgelassen und verhindert die meisten Auseinandersetzungen. Ohne vereinbartes Verfahren werden ein Kunde, der bei 1 C misst, und ein Lieferant, der bei 0.2 C misst, über dasselbe Pack endlos uneinig bleiben.

Das eigene Pack qualifizieren, in vier Wochen

Ein vollständiger Lebensdauertest dauert Monate. Eine Qualifikation, die zeigt, ob die Konstruktion im richtigen Bereich liegt, dauert Wochen und reicht meist, um zwischen zwei Zellenkandidaten zu entscheiden.

1. Drei Packs je Kandidat im realen Lastprofil fahren, im realen Gehäuse, am oberen Ende Ihres Umgebungsbereichs.
2. Zelloberflächentemperatur an der heißesten Stelle, Packstrom und Gruppenspannungen durchgehend protokollieren.
3. Die Kapazität zu Beginn und in festen Abständen messen – wöchentlich reicht für einen vierwöchigen Lauf.
4. Früh abbrechen, wenn die Temperatur bei maximalem Strom die Konstruktionsgrenze überschreitet oder die Streuung zwischen den Gruppen das vereinbarte Band übersteigt. Beides sind Antworten – und billigere als eine Feldreklamation.
5. Eine Gerade durch die Restkapazitäts-Punkte legen und nur so weit extrapolieren, dass die Kandidaten rangierbar sind. Die Extrapolation nicht als Angabe zur Zyklenlebensdauer veröffentlichen.

Der Unterschied im letzten Punkt zählt. Extrapolation ist ein Konstruktionswerkzeug; eine veröffentlichte Angabe braucht einen gemessenen Endpunkt unter den genannten Bedingungen. Das eine als das andere auszugeben macht eine Garantie undurchsetzbar.

Wo Angaben in der Praxis schiefgehen

• Die Zellangabe in eine Pack-Spezifikation kopieren. Das Pack ist ein anderes thermisches und elektrisches System; die Zahl überträgt sich nicht.
• Das Best-Case-Fenster zitieren. Eine Angabe aus 100–50 % wird von einem Produkt, das 100–10 % fährt, nicht erreicht.
• Den Kalender ignorieren. Eine Garantie über fünf Jahre auf eine Zelle mit guter Zyklenzahl kann an der kalendarischen Alterung bei hohem Lager-Ladezustand scheitern.
• Kein genanntes Messverfahren. Macht jede Garantiediskussion zum Streit über das Verfahren.

Nichts davon ist unehrlich, wenn es versehentlich passiert, und alles davon kostet später mehr, als es zur Spezifikationszeit zu vermeiden.

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