Wat houdt het LOP effect in bij een LFP accu?

Het LOP effect, of volluit het laadoverspanningspotentiaal effect, is een fenomeen dat te zien is bij het laden van een LFP accu waarbij de accuspanning meer stijgt dan je op basis van de SoC en de interne weerstand zou verwachten en als gevolg daarvan moet de laadspanning ook navenant hoger zijn. Dit effect is mede afhankelijk van de laadstroomsterkte. Hoe hoger de laadstroom, hoe hoger de extra benodigde laadspanning.

laadoverspanningspotentiaal

Het is een hele mond vol, het laadoverspanningspotentiaal. Het is een tijdelijk (!), effect waarbij de accuspanning tijdens het laden van een LFP accu sterker stijgt dan je zou vermoeden op basis van de SoC gerelateerde accuspanning en de spanningsval over de interne Ohmse weerstand ten gevolgde van de laadstroom. Als gevolg van dit LOP effect zal dus de laadspanning (gradueel) hoger moeten worden om de gewenste laadstroom constant te houden.

Wanneer een LFP accu geladen wordt, zal de lader een bepaalde stroom door de accu laten vloeien. Dat is alleen maar mogelijk als de laadspanning hoger is dan de accuspanning.

Stel dat de accuspanning (per cel) een waarde heeft van 3,3 Volt en je wil de accu laden met een stroom van 50 Ampere, en de interne (ohmse) weerstand van de LFP accucel is 0,00025 Ohm, dan kan je op basis van de wet van Ohm berekenen hoeveel hoger de laadspanning moet zijn. Dat is in dit voorbeeld U = I x R, U = 50 x 0,00025 dus U = 0,0125 Volt of 12,5 millivolt. Dus de laadspanning (per cel) moet in dit voorbeeld 3,3 + 0,0125 = 3,3125 Volt zijn.

Wanneer je deze laadspaning gebruikt, zal de laadstroom kortstondig 50 Ampère zijn, maar al snel dalen naar een véél lager nivo. Dat komt door dit LOP effect.

Wat de oorzaak van dit LOP effect is leggen we, zij het in dit artikel, bondig uit. Wil je een LFP accu laden, dan moeten lithium ionen verplaatst worden van de ene naar de andere accupool. Dat verplaatsen van die lithium ionen gaat niet vanzelf. Alleen door de accu een bepaalde laadspanning te geven, komt dit proces op gang.

Die spanning moet hoger zijn dan de accuspanning, want met die overspanning kan je de lithium ionen "onder druk zetten" om zich door het elektrolyt te verplaatsen.

Die extra spanning, noem het de druk die je op de lithium ionen uitoefent om zich te verplaatsten, blijkt een niet lineair verband te hebben met de laadstroom.

Om je een gevoel te geven, bij een laadstroom van 0,1C is de extra spanning vanwege het LOP effect bijvoorbeeld 35 mV, bij 0,2C is dit 50 mV en bij 0,5C is dit bijvoorbeeld 80 mV. Wil je de accu dus met 0,1 C laden dan zou je, uitgaande van de LOP spanningen uit dit voorbeeld, een spanning moeten aanbrengen van 3,3 + 0,0125 + 0,035 = 3,3475 Volt.

Wil je in dit voorbeeld de accu laden met 0,5C dan moet de laadspanning 3,3 + 0,0125 + 0,08 = 3,3925 Volt zijn. Dus, hoe groter de laadstroom, hoe sterker die LOP effect waardoor je nog meer spanning moet aanbrengen om die laadstroom mogelijk te maken.

We schreven al eerder, dit effect is tijdelijk. Stel dat je het laadproces onderbreekt, dan zal gedurende een minuut of tien - dertig de spanning langzaam dalen naar de cel-rustspanning die hoort bij de SoC van de accu op dat moment.

Verder lezen

Hierboven hebben we de kern van het LOP effect beschreven, in dit artikel gaan we dieper in op deze materie. Daarbij kan je lezen dat de sterkte van dit LOP effect niet alléén afhankelijk is van de laadstroom, maar van nog een paar andere factoren.