Lithium accu's in velomobielen, is dat echt een goed idee?

[twilwel]

In een andere draad zag ik dit

Een lithium polymeer gaat alleen kapot als je 'm te ver ontlaadt, een lithium ion kan daardoor zelfs brandgevaarlijk worden.

...............

Overigens zijn ook de accu's die Velomobile World levert allemaal LiIon inclusief BMS.

en vond het het een mooie aanleiding om het eens nader over de accu's in velomobielen te hebben.

Want ik maak me zorgen over die Lipos en LiIon accu's. Dat begon voor mij met een draad op het Velomobilforum met alarmerende berichten. Een gebruiker had brandwonden opgelopen bij het verwijderen van de accu uit de velomobiel en hij was niet de enige met brandende accu. Op een zo kleine pool als de velomobilisten deed mij dat opkijken. Hoe gevaarlijk zijn eigenlijk die accu's en hoe vaak komt het voor.

Om gewicht te besparen (?) zit er soms alleen wat plastic krimpkous om de lithiumcellen. Dat lijkt me niet verstandig in een schuddende velomobiel. Ik heb NiMh accu's met dergelijke krimpkous gezien die na verloop van tijd dóór schuurden en de cellen zelf zichtbaar werden. Die cel deed het dan gewoon niet meer en dat was het. Ik denk niet dat liIon accu's zo rustig blijven.
Ook heb ik niet zoveel vertrouwen in printplaatjes (BMS) die de accu moeten bewaken. Ik wil, kortom, dat ook wanneer alles fout gaat, de accu mijn velomobiel en/of huis NIET affikt.

We hebben natuurlijk veel meer lithium accu's in allerlei apparaatjes in huis en in smartphones. Edoch, de accu's in velomobielen hebben een fors hogere energie-inhoud.

Ik ben dus wat gaan zoeken op het internet en ben denk ik heel wat wijzer geworden. Er zitten behoorlijke verschillen in veiligheid tussen de lithium accu's met verschillende chemische samenstellingen.

Ik heb nu LFP (oftewel LifePo4) accu's met een stevige kunststof omhulsel, die weliswaar zwaarder zijn, maar veel minder brandgevaarlijk, niet kunnen lijden aan "thermal runaway" en minder gevoelig zijn voor kou en lage spanning. Thermal runaway is de reden bijvoorbeeld dat EV's zo moeilijk te blussen zijn en dat ze later alsnog weer in brand kunnen vliegen.

Ik bedacht dat als er een instantie is die groot belang heeft bij risico vermijding dan is dat wel verzekeringen. En wat blijkt:
Verzekeringen maken zich flink zorgen over de Lithium accu's. Zij zien het liefst en willen dat wellicht verplicht gaan stellen, dat men speciale stalen kasten gebruikt bij het opladen..... Wij hebben intussen dergelijke accu's met alleen wat plastic krimpkous om de cellen en hopen dat het goed blijft gaan?

[365cycle]

Tsja... ik ben ook niet helemaal kapot van krimpkous om lithium ion cellen, maar maak me niet zo heel druk om li-ion op zich.
De meeste van ons dragen een zeer compacte en krachtige li-ion accu vlak langs onze edele delen... gaat meestal goed

Heb zelf in de DF nog één NiMH pakket (10 cellen), verder heb ik één 4S2P LiIon pakket (inderdaad met een BMS, in een stevige hard plastic behuizing), en de rest van mijn accu's zijn LiPo zonder BMS (1x 3S, 3x 4S) in een harde kunststof behuizing.

Thermal runaway maak ik me met de lage belasting die wij erop uitoefenen niet zo druk om. Met name LiPo wordt vooral gevaarlijk bij overladen en bij doorboren; Zelfs bij kortsluiten zijn ze eigenlijk heel stabiel.
Opladen doe ik uit voorzorg inderdaad alleen op een plek waar ontbranding geen grote problemen zou opleveren, en in het zicht (as we speak, naast me).

Tips voor als zo'n accu in je huis in de fik vliegt:
1. Het wordt knetterheet. Kan je niet vastpakken.
2. Zorg dat je de gassen niet inademt (ramen open of eventueel wegwezen) en blus met een goed koelmiddel (water)

Meer info:


PS: Accu's die niet meer de oorspronkelijke vorm hebben z.s.m. afvoeren. Bol staande batterijen zijn het begin van de ellende.

[twilwel]

De meeste van ons dragen een zeer compacte en krachtige li-ion accu vlak langs onze edele delen... gaat meestal goed

  Ik snap deze gelatenheid niet? Het gaat niet -altijd- goed en er zijn immers alternatieven.

Ik had het nog niet eens gehad over de enorme hoeveelheid giftig gas gehad die vrij kan komen. Dank voor de aanvulling 

[365cycle]

  Ik snap deze gelatenheid niet?

Ik doelde vooral op dat lithium ion cellen niet zo instabiel zijn als sommigen denken. Er zijn wel een paar belangrijke spelregels, en ben met je eens dat daar in sommige gevallen wat te makkelijk mee omgesprongen wordt. De niet-beschermende behuizing van veel moderne accu's is er daar zeker één van;ik ben echt voor de hardcase. Laatste waar je bij een stevige aanrijding op zit te wachten is een knetterhete lithiumbrand terwijl je gebroken in je velomobiel zit.
Daarnaast vind ik de manier waarop ik mijn LiPo's oplaad, nl. met een lader die me de spanning in de individuele celgroepen (bij een 2P-accu, bij 1P is het echt per cel) laat zien, prettiger. Het geeft inzicht in of bepaalde cellen misschien slechter worden en vooral ook, of de lader z'n werk betrouwbaar aan het doen is. Wat zo'n BMS van 60 cent doet is maar een raadsel  

Overigens kan je de LiPo's bijna niet kortsluiten. Mijn zwaarste 4S accu's mogen kortstondig een stroom leveren van 770A - bij dat soort stromen wordt fungeert een kabel van minder dan 5mm gewoon als zekering

PS: Niet alleen staat dat erop, ik heb het ook ooit per ongeluk getest. Maakte destijds nog gebruik van accu's met een HXT 4mm stekker, die zijn symmetrisch. De stekker van de accu kan je dus aan de fiets prikken, maar ook aan een andere accu. Ik zat in m'n fiets en was terwijl ik aan het praten was met een geïnteresseerde even van accu aan het wisselen. Ik prikte dus per ongeluk de lege accu aan de volle accu (zonder zekering!). Er ontstond meteen vuurwerk, ik ben nog nooit en nooit weer zo snel uit m'n fiets gestapt  Zodra ik eruit was zag ik m'n fout en (achteraf misschien niet verstandig) trok ik de stekkers van elkaar. De stekkers waren pijnlijk heet, de kabel van de zwakste (lege) accu was eigenlijk al gewoon doorgesmolten (deze had dunnere kabels dan de andere). Ik heb daar een tijdje gestaan, maar beide accu's leken gewoon okee, dus ben ik maar weer naar m'n vakantieadres gereden met een schuin oog op de beide accu's. Bij thuiskomst heb ik de fiets en de accu's voorzien van XT60 stekkers; deze zijn M/V, een accu is dan dus niet meer aan een andere accu aan te sluiten. Ook de lege accu die zeg maar supersnel opgeladen werd heb ik na de eerste paar keer buiten opladen weer volledig in gebruik genomen. De cellen waren niet gezwollen, het enige wat ik er daarna aan gemerkt heb is dat ie iets minder capaciteit leek te hebben (~4000 mAh ipv 5000).

[Tegelfanaat]

De meeste van ons dragen een zeer compacte en krachtige li-ion accu vlak langs onze edele delen... gaat meestal goed

  Ik snap deze gelatenheid niet? Het gaat niet -altijd- goed en er zijn immers alternatieven.

Ik moet de eerste telefoon met een loodaccu nog tegenkomen.

Ik snap deze gelatenheid uitstekend. Als je kijkt naar het enorme gebruik van li-ion accu's in allerlei vormen en maten en dat afzet tegen de problemen die ermee zijn haal ik mijn schouders er over op (maar ga niet voor een habbekrats laders met "C E" keuring kopen). Kans op een fors verkeersongeval met je VM, gebaseerd op de aantallen die er rondrijden en de n=2 van die ongevallen die ik ken in het afgelopen jaar, kun je beter helemaal niet in je VM stappen.

Ik gebruik standaard 20Ah USB powerpacks voor de stroomvoorziening in de Snoek (merk Baseus, komt ook uit China maar geen dubbeltje-op-de-eerste-rij dus hopelijk fatsoenlijke electronica)

[quattrovelootje]

Ik gebruik standaard 20Ah USB powerpacks voor de stroomvoorziening in de Snoek (merk Baseus, komt ook uit China maar geen dubbeltje-op-de-eerste-rij dus hopelijk fatsoenlijke electronica)

Ik ken écht niks van elektrische termen, maar zo'n USB powerpacks, die zijn toch 6V of niet (de Lithium Ion batterij die bij mijn QV werd geleverd is 12V) ? 
Voor zover ik hier kan volgen is zo'n accu niet echt veilig en zou ik ook wel naar een LFP accu willen overschakelen ....

[twilwel]

De meeste van ons dragen een zeer compacte en krachtige li-ion accu vlak langs onze edele delen... gaat meestal goed

  Ik snap deze gelatenheid niet? Het gaat niet -altijd- goed en er zijn immers alternatieven.

Ik moet de eerste telefoon met een loodaccu nog tegenkomen.

Ik snap deze gelatenheid uitstekend. Als je kijkt naar het enorme gebruik van li-ion accu's in allerlei vormen en maten en dat afzet tegen de problemen die ermee zijn haal ik mijn schouders er over op (maar ga niet voor een habbekrats laders met "C E" keuring kopen). Kans op een fors verkeersongeval met je VM, gebaseerd op de aantallen die er rondrijden en de n=2 van die ongevallen die ik ken in het afgelopen jaar, kun je beter helemaal niet in je VM stappen.

Ik gebruik standaard 20Ah USB powerpacks voor de stroomvoorziening in de Snoek (merk Baseus, komt ook uit China maar geen dubbeltje-op-de-eerste-rij dus hopelijk fatsoenlijke electronica)

De loodaccu is het enige alternatief? Poepoe, zozo, nou eh, dan stop ik maar met fietsen.

Nu even serieus:
LFP accu's ZIJN lithium accu's, het is een vorm die wél veilig is en waarop alle EV en e-bike fabrikanten geleidelijk aan op overstappen ook al zijn ze wat zwaarder. Waarom? Omdat er echt teveel EV's de fik ingaan, de brand bijna niet te blussen valt, steeds weer opnieuw oplaait en hele parkeergarages afbranden. Onze accu's zijn een stuk kleiner, maar de risico's zijn evengoed best groot als je er niet op tijd bij bent. Velomobielen worden, misschien ongemerkt, steeds verbeterd qua veiligheid en daar hoort een veiliger accu ook gewoon bij. Dat is binnen handbereik door geleidelijk aan over te stappen op LFP accu's en tot die tijd de li-ion accu's in de gaten te houden bij het laden en liefst niet in huis te laden.

[365cycle]

[LigfietsWilsum]

Ik zal even wat kennis delen van het Zeilersforum. Binnen de zeilers-community zijn er mensen die hele studies van Lithiumaccu's hebben gemaakt.
Een kort resume:
Vol laden en vol opslaan is niet goed, daarbij ontstaat Lithiumplating.
Maximale levensduur bereik je bij een state of charge tussen de 30% en 70%.
Helemaal maximaal wordt het als je ze niet gebruikt.
Li-ion is gevaarlijk, nooit onbeheerd laten tijdens laden.
LiFePO4 is juist een hele veilige techniek, maar hierbij ook heel goed de laadspanning in de gaten houden, maximale levensduur als je onder de 3.45V blijft met laadspanning.
Opslaan dus ook bij een SOC van 30%-70%.

[365cycle]

Wat me opvalt is dat er ook in de post van LigfietsWilsum volledig over LiPo heen gekeken wordt. Die nemen qua risico's en efficientie toch wel zo'n beetje het midden in; ook in EVs zie je accu's soms deels uit LiPo cellen bestaan, omdat ze enorme stroompieken aankunnen.

[Roepers]

Dus LiFePo4 is geen LiPo?

Groet,

Marco

[365cycle]

Dus LiFePo4 is geen LiPo?

Nee.

LiFePO4 = Lithium ijzer fosfaat 
LiPo = lithium polymeer 

Beide zijn eigenlijk lithium ion batterijen, want formeel gezien is dat de verzamelnaam.
De batterijen die "lithium ion" genoemd worden die ik tegengekomen ben waren LMO (lithium mangaan oxide) of NMC (lithium nikkel mangaan kobalt), maar ik weet niet welke hoe populair precies is.

Wat onhandig is aan LiPo's: Ze staan juist bekend als heel gevaarlijk, maar worden vaak ook juist gebruikt in situaties waarin ze heel zwaar belast worden (en zijn daar met de juiste zorg ook zeer geschikt voor). Ik heb de accu uit één van m'n fietsen bijvoorbeeld ooit ingezet om een auto met een zware dieselmotor te starten.
Als je ze niet zwaar belast (fiets - zelfs m'n 200W claxon is geen zware belasting voor een LiPo), en ze niet bijvoorbeeld doorboort is het risico al een stuk kleiner.

[Roepers]

Ik zie door de bomen het bos niet meer. Allerlei varianten op Lithium batterijen met verschillende graden van brandgevaarlijkheid en efficiëntie (is hoeveelheid opgeslagen energie per gram of kilogram).

Zou dat geen reden kunnen zijn dat LiPo's over het hoofd worden gezien omdat het moeilijk is om een overzicht te krijgen in het woud van de onoverzichtelijke en gelijkende afkortingen?
Groet

[LigfietsWilsum]

Ik zie door de bomen het bos niet meer. Allerlei varianten op Lithium batterijen met verschillende graden van brandgevaarlijkheid en efficiëntie (is hoeveelheid opgeslagen energie per gram of kilogram).

Zou dat geen reden kunnen zijn dat LiPo's over het hoofd worden gezien omdat het moeilijk is om een overzicht te krijgen in het woud van de onoverzichtelijke en gelijkende afkortingen?
Groet

LiPo is net zo gevaarlijk met betrekking tot thermal runaway al Li-ion. Slechts LiFePO4 is de uitzondering.

https://www.powertechsystems.eu/home/tec...batteries/

[Hardloper]

Opslaan dus ook bij een SOC van 30%-70%.

Ik dacht juist tussen de 20% en 80%

[melle z]

Dat kan ik niet gezegd hebben Hardloper, ik snap niks van accu's, daarom heb ik een naafdynamo.

[LigfietsWilsum]

Dat kan ik niet gezegd hebben Hardloper, ik snap niks van accu's, daarom heb ik een naafdynamo.

Nee, dat was ik.
En 20-80 of 30-70, daar gaan we geen oorlog over voeren hoor.  Dat doen ze op het Zeilersforum wel voor ons.
In ieder geval niet helemaal leeg of helemaal vol.
(Dat komt nog van de loodaccu's die moet je wel goed vol houden)

[twilwel]

In ieder geval niet helemaal leeg of helemaal vol.

Daar is het Battery Management System voor. Die zijn standaard in de accu's van Roemenië en ook bij USB-accu's.

Als je accu geen BMS heeft (in de hobby model bouw komt dat vaak voor en ook bij zeilers?) dan moet je een "intelligente" lader en enige relevante kennis in huis hebben.

[365cycle]

LiPo is net zo gevaarlijk met betrekking tot thermal runaway al Li-ion. Slechts LiFePO4 is de uitzondering.

https://www.powertechsystems.eu/home/tec...batteries/

Als je het oversimplificeert klopt dat, maar zoals ik het zie is het ongeveer net zo nauwkeurig als zeggen dat een auto die op de snelweg 80 rijdt even gevaarlijk is als een auto die in de bebouwde kom 80 rijdt, omdat je in beide gevallen hoogstwaarschijnlijk dood bent als ie over je heen gaat.

Thermal runaway treedt op in een aantal situaties:
- verkeerd opladen (niet in balans, teveel energie oftewel te ver opladen, te snel opladen);
- verkeerd ontladen (eigenlijk indirect, het gaat om het weer opladen na het te ver ontladen);
- beschadigen van de cellen (kortsluiting door vervorming, uitzetten, doorboren etc.);
- oververhitting (bijv. de cellen maximaal belasten terwijl ze in een zwarte verpakking in de brandende zon liggen);

In velomobielen hebben we accu's om verlichting aan te kunnen hebben, en we zijn erbij gebaat dat verlichting het lang doet op een zo licht mogelijke accu. Op die manier hoeven we dan niet vaak te laden en hebben we zo min mogelijk ballast bij ons.
De elektrische installaties in onze velomobielen zijn over het algemeen dus enorm zuinig; een Lupine SL-AX is "dorstig" met 33W, maar een IQ-XE is al tevreden met zo'n 7W, de LEDjes aan de achterkant met de remlichten aan 2W, een knipperlicht zal zo'n 1W trekken, een USB-aansluiting pakt 5W, een dashcamsysteem zo'n 10W en een elektrische ruitenwisser op de boordaccu doet 3W. De claxon trekt waarschijnlijk nog het meeste stroom. 
Als we 70W nemen als maximaal stroomverbruik zitten we denk ik heel ruim aan de veilige kant voor verreweg de meeste velomobielen.

Gaan we nu 3 cellen in serie plaatsen zoals o.a. bij de velomobiel.nl accu's, dan hebben we een nominale accuspanning van 10.8V, met een maximum van 12.6V en een minimum van 9.0V. Als alle apparatuur in de fiets achter een buck converter zit blijft de gevraagde energie gelijk, en trekken we dus ook als de accu zo goed als leeg is onze 70W met de richtingaanwijzer en de ruitenwisser aan, de telefoon aan de oplader en onze vinger vol op de toeter. 

De stroom die dan bij een vrijwel lege accu gevraagd wordt is 70/9 = 7,8 Ampère. Veel li-ion cellen worden daardoor al vrij dicht bij het maximum belast: de dikke 26650 cellen hebben heel veel capaciteit per kilo (5 Ah komt vaak voor), en zoals je hier ziet zijn er wel degelijk cellen die 10A of zelfs 15A continu kunnen verwerken, maar er zijn er ook die slechts 7 of 8A mogen leveren. De marge is dus maar klein.
Voor LiPo-cellen is de term "100C" helemaal niet ongebruikelijk. Het getal voor de C moet je vermenigvuldigen met de capaciteit van de accu om de maximale continustroom in Ampère te krijgen die de accu veilig kan leveren. Een 100C 5Ah LiPo cel kan dus veilig 500A leveren. Dat soort stromen haal je in je velomobiel niet eens als je ergens achter het dashboard een + en een - kabel doorknipt en ze aan elkaar soldeert, onze kabeltjes zijn dusdanig dun dat ze dan allang gesmolten zijn.
Ook bij het opladen kan zo'n accu vaak vrij veel hebben; m'n krachtigste LiPo's mag ik met 16A laden, en dat doe ik nooit, want behalve dat het de levensduur verkort kan m'n lader het niet + ik heb het niet nodig, 2A gaat meer dan snel genoeg.

Dus: Ja, LiPo is gevaarlijker dan LiFePO4, maar mijns inziens echt minder gevaarlijk dan wat verkocht wordt onder de noemer Li-Ion. Mijns inziens zijn alle varianten daarnaast veilig te gebruiken, mits je de spelregels in acht neemt en let op eventuele beschadigingen of verregaande slijtage. 

Maar misschien moeten we de cijfers er eens bij zoeken: Er worden al jaren fietsen uitgerust met lithium ion accu's, alle Lupine accu's bestaan namelijk uit 2 of meer 18650 cellen. Zijn er al velonauten bekend die met een brandende accu te maken hebben gehad?

[twilwel]

LiPo is net zo gevaarlijk met betrekking tot thermal runaway al Li-ion. Slechts LiFePO4 is de uitzondering.

https://www.powertechsystems.eu/home/tec...batteries/

Dat klopt niet helemaal om eerlijk te zijn. In de laatste video wordt ook gewag gemaakt van de LTO (Lithium Titanate) die nog veiliger is dan de LifePo4, maar die qua energiedichtheid minder interessant is. Zoals in de grafiek te zien is er eigenlijk geen kans op thermal runaway bij LifePo4 en is dit het optimum wanneer gewicht een factor is.

[365cycle]

Als je accu geen BMS heeft (in de hobby model bouw komt dat vaak voor en ook bij zeilers?) dan moet je een "intelligente" lader en enige relevante kennis in huis hebben.

Klopt. Ook handig om te weten: Mijn "intelligente" lader laadt niet alleen op, maar kan ook ontladen (simpelweg stroom verbruiken).
Toen m'n Bülk stilstond i.v.m. schade heb ik de accu's die ik alleen daarmee gebruik dus ontladen tot "storage" capaciteit, zijnde zo'n 35%.

[twilwel]

Zijn er al velonauten bekend die met een brandende accu te maken hebben gehad?

Daar begon ik de draad mee. Op het Velomobilforum werd gewag gemaakt van een 14,4V Lupine, die in de velomobiel in brand vloog en de rijder liep brandwonden op (maar kennelijk niet al te ernstig) bij de verwijdering uit de velomobiel. Daarna kwamen er meer verhalen los. Ik weet die draad niet zo 123 terug te vinden.

Edit, de draad is hier: https://www.velomobilforum.de/forum/inde...nnt.71400/

[365cycle]

Zijn er al velonauten bekend die met een brandende accu te maken hebben gehad?

Daar begon ik de draad mee. Op het Velomobilforum werd gewag gemaakt van een 14,4V Lupine, die in de velomobiel in brand vloog en de rijder liep brandwonden op (maar kennelijk niet al te ernstig) bij de verwijdering uit de velomobiel. Daarna kwamen er meer verhalen los. Ik weet die draad niet zo 123 terug te vinden.

Ah ja, sorry! De 4S2P 14.4V Lupine is ook wel een accu die wat problemen opgeleverd heeft, er zijn er al veel omgeruild. 
Ik heb 'm bij m'n fiets "gekregen" (hij stond helaas wel op de factuur) en bij mij gaf het ding het na 2 maanden op. Wilde niet meer laden, gewoon "dood". 
Vervolgens heb ik 'm kortgeleden zelf open gemaakt, de BMS vervangen en de boel weer dichtgemaakt met wat krimpkous en daar over aramide. 

Ik vind 'm de €250 die het apparaat destijds moet kosten écht niet waard. 1/5e zit meer in de buurt.

[LigfietsWilsum]

Probleem zit idd in het laden, te lang op te hoge spanning, waarbij de accu zelf dan ook nog geïsoleerd is (thermisch gezien)
Telefoon aan de lader onder het hoofdkussen bij pubers is een favoriete.
De kans dat het fout gaat is niet zo groot, maar door de grote aantallen komt het toch met regelmaat voor als ik mijn BHV-brandweer-instructeur mag geloven.
Er wordt daarom steeds op gehamerd: alleen met direct toezicht laden.
De rest van de risico's valt in het niet bij het laden, mits het spul goed is aangesloten en er geen sluiting kan ontstaan.

[twilwel]

Een 100C 5Ah LiPo cel kan dus veilig 500A leveren. Dat soort stromen haal je in je velomobiel niet eens als je ergens achter het dashboard een + en een - kabel doorknipt en ze aan elkaar soldeert, onze kabeltjes zijn dusdanig dun dat ze dan allang gesmolten zijn.

Ik beschik over een nogal levendige fantasie. Is het zo dat je niet exact kunt weten wáár de kabels smelten en dat je kabelboom, die immers grotendeels onzichtbaar weggewerkt is, niet meer betrouwbaar is?

[Tegelfanaat]

Ik ken écht niks van elektrische termen, maar zo'n USB powerpacks, die zijn toch 6V of niet (de Lithium Ion batterij die bij mijn QV werd geleverd is 12V) ? 

Moderne USB, aangeduid met USB-PD voor "Power Delivery", ondersteunt verschillende voltages. Het protocol maakt het mogelijk dat het aangesloten apparaat om een bepaald voltage vraagt. Handige Henkies hebben stukjes electronica gemaakt met aan de ene kant een USB-C aansluiting en aan de andere kant een constante spanning van bijv. 12V. Noemen ze ook wel USB triggers