Zebra Batterie

Die Zebra Batterie ist eine NaNiCl (Natrium-Nickelchlorid) Thermalbatterie.

Technische Daten

Cell OCV (open circuit voltage): 2.58 V Betriebstemperatur: 235 - 350 °C

Isolation

Als Isolationsmaterial sind rings herum MICA Isolationsplatten verbaut. Diese aus SiO2 bestehenden Platten sind zwischen zwei Kontainern aus Edelstahl in einem Vakuum eingebettet, wie bei einer Thermosflasche. Diese Konstruktion ermöglicht eine Wärmeleitfähigkeit von nur 0,006 W/mK. Zudem ist die gesamte Konstruktion für bis zu 1000 °C ausgelegt.

Kühlung der Zellen

Die Zellen werden mit Luft gekühlt. Es sind ca. 10 W pro Zelle an Wärme abzuführen. Die Kühlung ist vermutlich das Hauptproblem dieses Batteriesystems. Wenn in einem EV die gesamte Kapazität dieser Batterie leer gefahren wird, werden ein paar Zellen zerstört. Der Verdacht auf eine unzureichende Kühlung der einzelnen Zellen liegt hier nahe.

Temperatur der Zellen

Die Zellen funktionieren optimal bei einer Umgebungstemperatur zwischen 270 °C und 350 °C.

BMI (Battery Management Interface)

Das BMI hat folgende Komponenten und Aufgaben:

• Batterietrennschalter
• Temperaturüberwachung der Zellen
• SOC (status of charge) (Ladezustand) Messung
• Zählen der Zyklen
• Messen des Isolationswiderstandes zwischen Plus Minus und Ground
• Überwachen des Spannung und Strom Limits
• Datenspeicher
• Ladekontroller PWM Signal für Ladegerät
• CAN Kommunikation mit dem Controller

Das BMI kann bei einem Fehler die Batterie vom Kontroller trennen.

Ladeverfahren

Als Ladeverfahren wird IU (CC/CV) angewendet. Die normale Ladung wird mit einer 6 h Rate ausgeführt. Es ist eine Schnellladung mit einer 1 h Rate möglich, allerdings nur bis 80 % SOC. Die Ladespannung liegt bei 2.67 V pro Zelle bei der normalen Ladung. Bei der Schnellladung kann die Ladespannung bei 2.85 V pro Zelle liegen.

Defekte Zellen

Wenn bei einer Zelle der keramische Elektrolytseparator defekt ist, sinkt der Widerstand der Zelle. Da Keramik anfällig ist, kann ein Riss oder sogar ein Bruch entstehen. Das Mischen der beiden Elektrolyten (NaAlCl4 und Na) resultier in einer Reaktion in der Salz und Aluminium entsteht. Wenn der Riss klein ist, verschliesst das Aluminium den Riss. Bei einem grösseren Bruch kann das Aluminium eine Verbindung von Plus und Minus bewirken.

Problem dieser Batterie

Kühlung im Betrieb

Gemäss Kelomat vom goingelectric.de [1] entwickelt der Akku durch seinen hohen Innenwiderstand bei 136 A Entladestrom rund 10,2 kW Heizleistung im Akku. Diese Heizleistung muss im Betrieb abgeführt werden. Die Kühlleistung der originalen Zebra Batterie reicht für diese Wärmemenge aber nicht aus. Die neuere Steuerungssoftware versuchte dies mit Drosselung der Abgabeleistung an den Motor zu beheben.