SAFTiges aus Frankreich - offensichtlich mit Substanz!

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Die gefundenen Daten ließen mich nicht ruhen, bezüglich der Aussichten mit zukünftigen Lithiumbatterien. Seitdem es feststeht, dass die Zukunft den Einzelzellen gehört, und Cadmium verboten wurde, musste ich den Grund des Verbots einfach erforschen.
Ich legte mir mein Französisch-Nichtwissen zurecht, um in Frankreich vor Ort anzurufen, versuchte es aber erst noch einmal bei einer deutschen Adresse.
Herr Zemanek von SAFT in Nürnberg gab mir bereitwillig Auskunft, obwohl er das entscheidende Wissen auch noch nicht mitgeteilt bekommen hatte. Aber er hat ganz neue Prospekte bekommen, und die schickte er mir umgehend:
Also, es ist so, wie ich schon hier als Zukunftsmärchen in die Welt zu setzen dürfen glaubte:
Es gibt zweierlei SAFT-Lithium-Batterien: Hochstromtypen mit halber Energiedichte, aber dreißigfacher Leistungsdichte und die schon hier bekannten. Dazu Zwischenformen, die aber relativ uninterssant erscheinen.

So, und jetzt kommt die Superüberraschung: Diese "high power lithium ion cells", die genau so zylindrisch wie die anderen aussehen, haben eine Leistungsdichte von 1350 Watt pro kg!!!
5kg würden uns also genügen, da die Fahrbatterie unseres Lithium-Lithiumhybrids ja auch Leistung liefert, die aber tunlichst C/3 unterschreiten sollte.

Ganz dickes Aber: Diese Leistung ist nur für kurze Zeitintervalle vorgesehen, genau 18 Sekunden. Das ist die Beschleunigungszeit im oberen Geschwindigkeitsbereich, wie sie ein BMW oder Maseratti benötigt. Ja, diese sind für die Hybride gebaut, aber für uns tatsächlich noch viel wertvoller.

Für einen langen, zügigen Triesenberg sind sie also nicht geeignet, dafür aber für schier beliebig häufige Beschleunigungsvorgänge , nämlich 1 Million mal jene 18 Sekunden. Man kann nachrechnen, 18 Sekunden mal 1 Million sind 5000 Stunden, und wenn ich davon ausgehe, dass tatsächlich in dieser Zeit 10C fließen, dann entspricht das 50.000 Zyklen. Mitzugerechnet ist jeweils Regeneration (Bremsen) von 2 Sekunden Dauer zu jeder Beschleunigung. Das Diagramm zeigt im Wesentlichen das Gleiche, da muss einfach viel Wahres dran sein, und SAFT gehört schließlich nicht zum Würth- oder Dingelkonzern. Außerdem fährt der Prius schon lange mit einer Batterie mit ähnlichen Werten.
Abstriche muss man beim Energiegewicht machen, hier wird im Diagramm um mehr als 50% übertrieben gegenüber dem Datenblatt. Es stammt sicher noch von der älteren, schwächlicheren Bauart.
Ich muss mal schauen, eine Kamera aufzutreiben, um dies hier einzustellen.

Mag die Hochleistungszelle weit über 1000 Euro pro kWh kosten, dann wäre sie ihr Geld für uns wert. Macht doch eine halbe kWh unser Auto zum Hochbeschleunigungsgerät und vervielfacht die Lebensdauer unserer Normal-Lithium-Energielieferanten in unserem China-Frankreich-Hybriden.
Sollten diese Daten auch nur entfernt stimmen, und alles deutet darauf hin (Lebensdauer volle 10 bis 15 Jahre bei voller Beanspruchung), dann hätte unser Elektroauto den Durchbruch so gut wie geschafft.
Um jeden Zweifel bezüglich dessen, was hier unter "cycle" zu verstehen ist, liefert SAFT noch ein weiteres Diagramm mit, das zeigt, dass die 18-Sekundenzyklus-Leistung bei 80% DOD (Depth of discharge) mit 1350 Watt pro kg Batteriegewicht angegeben ist. Ist der Akku voller, steigt die Belastbarkeit bis auf 2000 Watt pro kg an!.
Die saftigen Pläne scheinen demnach realistisch zu sein.
Völlig uninteressant wären damit aber die Ultracaps geworden, die die gleiche Leistungsdichte, aber, neben der gleichen Zyklenfestigkeit den bösen Nachteil der überaus veränderlichen Spannung haben.
Wolfgang Jenne, hast Du ein Fax?

Neue Überlegung: Die Energiedichte der Lios, oder Lions, wie die Amis sagen, liegt mit Sicherheit unterhalb der eines Benzintanks. es müsste möglich sein, diese getrennt vom Innenraum metallisch zu kapseln und relativ feuersicher zu machen.

Anmerkung: Es wäre zu begrüßen, wenn sich die Batteriegemeinde einer unmissverständlicheren Sprache bedienen würde. Zyklus ohne Angabe der Entladetiefe kann alles Mögliche bedeuten und wird auch genauso missverstanden. Oft würde man besser einfach diesen Begriff durch "Zahl" ersetzen. Anzahl von Entladungen einer bestimmten Lade/Entladetiefe oder Zeitdauer.

Eine weitere Eintragung von SAFT, der Leistungslieferung, abhängig von der Ladetiefe in Abhängigkeit von der 2-Sekunden-Bremsrekuperation zeigt, dass beim Laden und Entladen die gleichen Verhältnisse vorliegen, sprich, bei entladenem Akku ist die Aufnahmefähigkeit des Akkus für Rekuperierströme am höchsten. Bei nur 20% entladenem Akku ist die akzeptierbare Rekuperationsleistung gleich der Zumutbaren Leistungsentnahme bei um 80% entleertem Akku.
Saft liefert also genügend Beispiele, um jede Sprachverwirrung auszuschließen, der wir ja alle nur allzu bereitwillig unterliegen.
Es wäre schön, wenn jemand so viel Französisch spräche, dass er direkt in Bagnolet einmal nachfragen würde, mit welcher Hochenergiezellenkapazität man rechnen müsste, um den Triesenberg mit 7,5kW Leistung problemlos mit 50 km/h zu bewältigen (. Induktionsmotoren wollen schließlich zügig gefahren werden (Schlupf). Ich könnte mir vorstellen, dass sich der alte Wandler von Fraron so umbauen ließe, dass er bei nur drei kg Gewicht volle 4kW liefern würde, die die anderen beiden Wandler nur bei Bedarf unterstützen (nur bei Bescheunigung und am Berg). Rekuperation ausschließlich nur über den umgebauten Wandler in die Hochleistungszellen. Ich würde mich freuen, wenn jemand meine blauäugigen Wünsche und Hoffnungen auf ihre Berechtigung überprüfen könnte. Ich bitte um Korrektur, statt um unklar bleibende Kritik.
Ein Punkt, bei dem ich zu blauäugig war, ist die Abschätzung der Streuinduktivitäten beim bidirektionalen Wandler, notfalls muss der Fraron dazu stark umgebaut werden, oder gar ein weiterer, gerennter Wandler vorgesehen werden. Aber noch sind meine Augen so blau, dass ich noch weiter nach einer Lösung suche (Vermeidung von wilden Schwingungen). Rechnerisch habe ich das Problem im Griff, aber noch nicht gelöst. Eagle soll auch für dieses Problem einiges bieten. Es berechnet die Kopplungen aller Leiterbahnen aufeinander. Mein erster eigener Versuch in fliegender Schaltung schlug fehl.
 
K

Karl

Guest
Hallo Bernd,
Saft liefert auch noch bessere Typen!

http://www.army-technology.com/contractors/electrical/saft/


hierbei stellt sich die Frage, warum sind Silber Zink Batterien - welche in sowjetischen U-Booten wohl erfolgreich eingesetzt wurden- bei Elekroautorennen verboten worden?
Sonnenelektrische Grüße
Karl

p.s. Saft ist aus Varta hervorgegangen ! ( etwas verkürzt)
 
R

roland-bsm

Guest
Hallo Karl,
die Silber-Zink Batterien sind auch von anderen Ländern vor allem auch in Torpedos eingesetzt worden wegen der guten Lagereigenschaften. Man kann die geladenen Akkus lange lagern, ohne dass sie Kapazität verlieren. Im Einsatzfall können sie jedoch schnell hohe Ströme liefern, z.B. für die wenige Minuten Fahrt eines Torpedos.

Bei der 1. Tour de Sol hatte der Mercedes-Solar-Renner noch Silber-Zink Akkus. Sie wurden hauptsächlich verboten, weil sie so teuer sind und nicht alltagstauglich bei nur rund 10 Zyklen oder so an Lebensdauer. Man wollte nicht nur reine Wettbewerbsakkus haben, die sich wegen der hohen Preise kaum jemand leisten konnte. Man wollte also nicht, dass "reiche" Teams hier einen Vorteil haben. Außerdem wollte man nur Akkus zulassen, die auch für den Alltagsbetrieb einen Nutzen haben.

Übrigens ist die Entwicklung überholt. Li Akkus sind heute besser.

Mercedes hatte die Akkus seinerzeit nur geliehen und nach dem Rennen zurückgegeben.

Gruss, Roland, bsm
 
K

Karl

Guest
Hallo Roland !
Ich stimme nicht zu !
Das Verbot stinkt!
Natürlich wären Silber Zink Akkus teuer, der Silberwert -derzeit ca. 7 $ / ounce oder ca. 200$/kg ist so hoch aber nicht! Zinn kostet auch schon 8 $/ kg , Kupfer 3,1$/kg Blei knapp einen $ /kg.
Wenn ich Valence Akkus für 15.000 € (ca. 150 kg) einbauen würde, entspräche dies vom Wert her ca. 70 kg Silber!
Wenn aber russische U-Boote mit solchen Akkus wirklich gefahren sind, können sie vermutlich mehr als 10 Ladezyklen!

Sonnenelektrische Grüße

Karl
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Der Hauptgrund für das Verbot dürfte wohl in der nicht beliebig ausbaubaren Produktion von Gold und Silber liegen.
http://www.goldseiten.de/content/minen/berichte/mine_meldungen.php?mid=3
Im Mittelalter wurde Pfeffer mit Gold aufgewogen, heute ist der Preis weniger gepfeffert, weil man die Plantagen vergrößern konnte. Ob das zur Entwicklung der "Pfefferschen Zelle" führte, kann ich nicht entscheiden.
An Lithium scheint jedenfall kein Mangel zu herrschen, schließlich leben wir auf der Erde in der Lithossphäre. Lithium=Steinbildner. Silberzellen würden jedenfalls in kürzester Zeit nur etwas für Lithophile (Steinreiche), warum dann nicht gleich das für alle erschwingliche Material?
Aber auch das relativ teure Silber könnte durchaus unsere Autos schmücken, wenn dieses nur für Beschleunigungsakkus dienen würde, die alleine durch Rekuperation wiederaufgeladen würden. Voraussetzung wäre allerdings eine gewaltig höhere Zyklenzahl, wie bei den rechnerisch 50.000 der Hochleistungslios. Für 1000 Euro bekommt man zur Zeit 5 kg Silber. Wir kämen als Zusatz(hybrid-)akku mit deutlich weniger aus.
Erstaunlich, dass man fast aus allen Metallen Akkumulatoren bauen kann. Als 16-jähriger durchforschte ich einmal die Möglichkeit der Verwendung von Mangan, das tatsächlich beim Laden alle seine sieben Wertigkeitsstufen durchlaufen kann. Dass es nicht sinnvoll ist, liegt an den sehr unterschiedlichen Kristallstrukturen, die dabei entstehen und die Zelle zerstören, darunter auch eine flüssige Phase.
Manganbatterien arbeiten nur zwischen der zwei- und vierfacher Wertigkeit (Braunstein).
Unser Körper arbeitet übrigens auch mit Elektrizität, allerdings nur im molekularen Bereich. Dabei kommt es nicht zu einem makroskopischen Stromfluss, nur zu Verschiebungsströmen auf den Moleküloberflächen, die dadurch sehr gewaltig, bei niedriger Spannung in der Gegend von 20 Millivolt liegen. Geladen werden diese "Akkumulatoren" in nerven und Muskelzellen durch Adenotriphosphat (ATP), das zu -diphosphat(ADP) übergeht, molekulare Nichtleiterakkumulatoren sozusagen.
Dieser ultimative Energieträger in unserem Körper wird hauptsächlich durch die Oxydation von Zucker gespeist, der wiederum seinen Energiegehalt aus der Photosyntese (Elektronenübergang) erhält.
Hinter der ADP/ATP-Umsetzung kommt es zu keinem wirklichen Elektronenübergang in unserem Körper mehr, der schädlich für die empfindlichen organischen Strukturen sein würde (ca 1 Volt Spannungsdifferenz), nur zu völlig unschädlichen molekularen Verschiebungsströmen im Millivoltbereich. Die mechanische Muskelarbeit kann man dann auch nach Belieben als Änderung der Oberflächenspannungen , gleich, ob in elektrischer oder in mechanischer Interpretation, also Spannung in mV oder mechanische Oberflächenspannung in N/m² oder als osmotischer Druck in bar die Vorgänge ansehen. An der der Pfefferschen Zelle kann man alle drei Arten, osmotischer Druck, elektrische Spannung oder Ionenkonzentration gleichbedeutend messen, was das wichtigste Instrumentarium der entsprechenden Biologen und Mediziner ist.
Es wird durchaus auch an organischen Batterien geforscht. Wir kennen die Entladungsbatterien von Zitteraalen, daneben forscht man aber vor allem an organischen Schaltzellen für Neurocomputer. Der Gesamtwirkungsgrad unseres Körpers für die Umsetzung von Aldiöl oder Zucker in Muskelarbeit liegt bei geübten Sportlern bei 25%, Vögel schaffen 35%.
 
R

roland-bsm

Guest
Hallo Karl,
Deine Zustimmung oder Ablehnung in allen Ehren, aber so recht interessiert das eigentlich niemand - jedenfalls nicht hinsichtlich des Reglements der Tour de Sol.
1. Die Tour de Sol fährt nicht mehr, jedenfalls nicht mehr in der Schweiz und Deutschland. Insofern interessiert das damalige Wettkampfreglement nicht mehr.
2. Die Verantwortlichen damals hätten sich möglicherweise Deine Einschätzung angehört, aber nicht berücksichtigt.

Was ich sagen will: Ich versuchte nur zu schildern, warum damals die Silber-Zink Akkus nicht mehr für Solarmobil Veranstaltungen zugelassen wurden. Ich bin hier nur der Überbringer der Nachricht - nicht der Verursacher.

Das Verbot damals stank überhaupt nicht. Es war wohl begründet. Immerhin haben sich die Silber Zink Akkus - außer in militärischen Anwendungen - nicht durchsetzen können. Für den Straßenverkehr ist schlicht und ergreifend der Preis zu hoch. Versuch einfach mal, welche zu kaufen für Deinen SAXI-Trapos, und stelle dann die Preise hier ins Forum. Wär schon interessant. Frag auch nach der Gebrauchsdauer in Zyklen.
Mich interessieren diese Fragen zur Zeit nicht so brennend, werde daher keine Zeit mehr investieren. Brauche meine Zeit jetzt zum Schneeschippen, zur Ölmühle fahren zum Pflanzenöl Tanken, zum Einkaufen und zum Rechner-Umstellen auf dies Pinguin Betriebssystem mit Namen Suse Linux. Wenn ich dann noch Zeit habe, suche ich einen transportablen Pflanzenöl-Generator für meinen AX eletrique. Es lockt, die 420 km in 6 Stunden aus der Schweiz nach Monaco zum EVS21 mitzufahren (Hybrid-Fahrzeug Fahrt). Wäre das nicht mal was für Deinen SAXO?

Gruss, Roland, bsm
 
K

Karl

Guest
Hallo Roland,

früher war es durchaus üblich, die Überbringer schlechter Nachrichten einen Kopf kürzer zu machen!
Wenn Du einen transportablen Pöl Generator gefunden hast, gib bitte Bescheid!
Viel Spaß beim Schneeschippen!

Karl
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Die eine Million praktisch unschädlichen 10C-Zyklen (bei vollen Akkus sogar 20C) bei den SAFT-Hochstromakkumulatoren mit einer tatsächlichen 100%-Zyklus-Summe von 50.000 vollen Ladungen und Entladungen animieren mich zu der Frage, ob nicht bei einer Belastung von nur 1C eine 10minütige Belastung einer normalen Hochenergie- Niederleistungslithiumzelle ebenfalls weitgehend unschädlich ist...
Vielleicht sind es ja wirklich nur die ganz großen Hochleistungszyklen, die schaden?
Auch Thundersky hatte so etwas verlauten lassen, dann aber wohl wieder zurückgezogen. Wir sind wohl den Allchemisten hoffnungslos ausgeliefert?
 
K

Karl

Guest
Hallo Roland,

einen schönen link zu Silber- Zink Zellen habe ich da gefunden!

http://www.untertage.com/cms/content/view/10/2/1/2/

Sonnenelektrische Grüße
Karl
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Wir haben die Ankündigung vom Hersteller der Thundersky-Batterien erlebt, der als Entladetiefe kommentarlos einmal 80% angibt, ein anderes Mal, ohne auch nur den geringsten Hinweis dazu zu liefern, darunter eine Entladung um nur 2 %, ein anders Mal um nur 2 Promille versteht, alles mit den gleichen Worten und der vielschillernden Einheit "C", ein Mädchen für wirklich alles. Auf zwei oder drei Zehnerpotenzen bei der Haltbarkeit kommt es dabei offensichtlich nicht an, die zwischen 200 Zyklen bei C/3, diesmal ist mit C wirklich der Strom gemeint, bis 500.000 bei C/500, diesmal ist die Kapazität bei hohem, nicht näher bezeichnetem Strom gemeint. Das alles bei der gleichen Batterie. SAFT ist präziser und benennt relativ klar, mit einer quälenden verbleibenden Ungewissheit, dass in den Hochleistungszellen beim Strom von 10C die Lebensdauer bei einer Entladetiefe von 18 Sekunden und dann 2 Sekunden Rückspeisung 500.000 Zyklen bis zum Abfall auf 80% Anfangskapazität beträgt. Die Diagramme gaukeln vor, das sei über den gesamten Entladebereich zu erwarten, was keinesfalls selbstverständlich ist. Ist das nämlich nur in einem sehr engen Bereich der Fall, und in den anderen Spannungsbereichen finden sehr wohl zerstörerische Umkristallisierungen statt, dann sind evtl. wieder die Ultracaps für Hochbelastungen überlegen. Noch gibt es keine zuverlässige Auskunft, außer der, dass bei mäßigem Strom bei den preiswerten Zellen wenigstens 200 Zyklen zu 80%, wahrscheinlich sogar 500 Zyklen Lebensdauer zu erwarten sind.
Kein Wort wird darüber verloren, ob bei den ominösen 18 Sekunden die Spannung auf Millivoltbereich genau eingehalten werden muss. Skepsis ist aufgrund der unklaren Angaben, die ganz offensichtlich System haben, nicht zu unseren Gunsten, angebracht.
Wenn man aber will und legt die fehlenden Angaben nach unseren Wünschen aus, dann fährt die Menschheit in wenigen Jahren ausschließlich mit Lithiumionenbatterien. Ich würde mich freuen, wenn Fundstellen über genauere Angaben hier veröffentlicht würden.
Auf jeden Fall darf ich schon einmal ankündigen, dass der Trend dann zur Einzelzellenelektronik mit 3,5 Volt Betriebsspannung geht. Diese bei größeren Kapazitäten aufgeteilt in parallele, nicht fest verbundene Einzelzellen, weil in größeren Einzelzellenblöcken die Temperaturdiffernzen zu groß werden.
Während stärkere Motoren Spannungswandler benötigen, kommen wir bei unseren schwachen Motoren in sehr schmalen Scheibenläufern von 2 bis 4 Zentimeter Dicke mit 3,2 Volt Betriebsspannung aus. Radiale Feldrichtung, um die Induktionsspannung unter den 3,2 Volt zu halten. Die Automobilindustrie ist jedenfalls voll des Lobes für die neue Leistungshalbleitergeneration mit weniger als 2 Milliohm Innenwiderstand.. Diese wird mit hochkonstanten Spannungswandlern arbeiten, während wir auch ohne diese auskommen.
 

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