Wegens aanhoudende problemen met onze hoofdleverancier/aandeelhouder blijft Turbobike -voorlopig- gesloten. Door het niet naleven van leverings- en betalingstermijnen, foute leveringen en het uitblijven van leveringen hebben we simpelweg niks meer te verkopen. Meer info volgt.
2 jaar garantie
Voor élke fiets
Levering met b-post
Installatie mogelijk

Alles wat u ooit wilde weten over batterijen

Alles wat u ooit wilde weten over batterijen

De meeste vragen die wij bij Turbobike krijgen gaan over het gebruik van de batterij en helaas moeten wij vaststellen dat de meeste klanten foute informatie krijgen van hun fietsenmaker of andere bronnen. Hoewel alle informatie tegenwoordig vrij beschikbaar is op het internet, wordt deze blijkbaar niet zo makkelijk gevonden. Vandaar deze kleine samenvatting over batterijen.

De meeste vragen die wij bij Turbobike krijgen gaan over het gebruik van de batterij en helaas moeten wij vaststellen dat de meeste klanten foute informatie krijgen van hun fietsenmaker of andere bronnen. Hoewel alle informatie tegenwoordig vrij beschikbaar is op het internet, wordt deze blijkbaar niet zo makkelijk gevonden. Vandaar deze kleine samenvatting over batterijen.

De informatie in deze blog komt vooral van de website batteryuniversity.com, een informatieve site (opgezet door het grootste testcentrum voor batterijen ter wereld) en is aangevuld met onze persoonlijke ervaringen uit 4 jaar Turbobike.

Li-ion, Li-po, LiFePO4, NMC: Wat is dat nu allemaal?

De meeste batterijen voor elektrische toestellen (en dus ook fietsen) zijn tegenwoordig van het Li-ion type.

Lithium is een metaal (het lichtste metaal ter wereld) met een erg bruikbare eigenschap voor batterijen: het Lithium-ion (een geladen deeltje vanwege een ongelijkheid tussen het aantal protonen en elektronen) is erg klein, waardoor het makkelijk kan migreren door andere materialen en dus zo een elektrische stroom kan opwekken. Voor het gebruik in batterijen dient het Lithium-metaal gebonden te worden met een ander metaal om samen de kathode te vormen (De anode bestaat meestal uit grafiet of een andere koolstof).

De meest gebruikte metalen hiervoor zijn:

  • Cobalt: dat geeft je een Lithium-Cobalt batterij
  • Mangaan: dat geeft je een Lithium-Mangaan batterij (LiMn)
  • Ijzerfosfaat: dat geeft je een Lithium-ijzerfosfaat batterij (LiFePO4)
  • Een combinatie van Nikkel, Mangaan en Cobalt, dat geeft de NMC batterij


Voor fietsen zijn er slechts 2 belangrijk: de mangaan (LiMn) batterij en de ijzerfosfaat (LiFePO4) batterij.

Deze batterijen zijn dus allebei Li-ion batterijen die, op het extra metaal van de kathode na, quasi volledig hetzelfde zijn!!

LiMn, LiFePO4 en Li-Po (3 belangrijke types)

Zoals hierboven reeds beschreven zit er eigenlijk niet zo heel veel verschil op deze batterijen. Momenteel is de LiMn batterij dé standaard voor elektrische fietsen.

De LiMn-batterij heeft geeft iets meer energie per gewicht dan de ijzerfosfaat en kan ook hogere ontlaadstromen verwerken zonder schade. Ze is ook al zo'n 25 jaar op de markt en dus al uitgebreid getest in praktijk en labo's.

De ijzerfossfaat-batterij (LiFePO4) is goedkoper in productie en kan -in theorie- meer laadcycli verwerken (Daarover later meer). Ze is zo'n 10 jaar geleden “uitgevonden” en nog niet toegepast op grote schaal. De cijfers over deze batterijen komen dus voornamelijk van testen onder gecontroleerde (lees: ideale) laboratorium-omstandigheden.

Op de beurs in Friedrichshaven (de grootste ter wereld) vonden wij in 2013 geen enkele leverancier van elektrische fietsen die reeds met ijzerfosfaat werkt. Enkel sommige aanbieders van ombouwkits blijken zich blind te staren op de ijzerfosfaat batterij. De reden hiervoor is simpel. De ijzerfosfaat-batterij is nog een vrij nieuwe technologie en nog niet vrij van kinderziektes. Dit is ook de reden waarom nog geen enkele grote batterij-fabrikant deze aanbiedt. En van het grote voordeel voor de consument – meer keren opladen- blijft in de praktijk niet zo veel over... daarover later meer.

Kleine bemerking: In de electronicawereld is 10 jaar een eeuwigheid, de verbeteringen volgen elkaar daar in sneltempo op. Helaas kan deze lijn niet doorgetrokken worden naar de batterijen. Deze volgen meer het scenario van de verbrandingsmotor: kleine verbeteringen binnen hetzelfde gegeven, maar tot op heden nog geen revolutie.

De Lithium-polymeer (LiPo) batterij is eveneens een een Lithium-ion batterij en kan dus zowel een LiCo, een LiMn of LiFePO4 batterij zijn, hoewel in de praktijk quasi uitsluitend LiMn gebruikt wordt. Hier zit het verschil in het electroliet, dit is het medium tussen de anode en de kathode waardoor de ionen moeten reizen. Het “natte” electroliet is hier vervangen door een polymeer-film. (de oudere generatie onder ons heeft ooit wel eens een uitgelopen batterij vervangen. De vloeistof is het electroliet). Deze opbouw geeft enorme voordelen: de batterij (combinatie anode-electroliet-kathode) moet niet meer drukvast en waterdicht verpakt worden in een stalen of kunststof cilinder, wat een enorme gewichtbesparing oplevert (20%) en waardoor de vorm van de batterij quasi ongelimiteerd is. Een Li-po batterij ziet eruit als een pakje voorverpakte sneetjes kaas, al dan niet in miniatuur. Deze batterij past dus perfect in onze platte gsm's, tablets en laptop's. Nadeel: het polymeer blijkt toch niet zo efficiënt als een vloeibaar electroliet waardoor de batterij geen hoge laadstromen kan verwerken. Geen probleem voor onze electronica, die een constante maar lage voeding vraagt, maar wel voor onze fietsen die toch al snel 15 Ampère vragen tijdens acceleratie. Deze beperking heeft men trachten op te lossen door de polymeer-film te coaten met een geleidende gel, maar de resultaten zijn toch niet zo best. De kans op falen bij grote laadstromen is behoorlijk groot.

Onze eerste batterijen waren LiPo's. Als ze blijven werken herbergen ze enorm veel kracht (en dus actieradius) in een compacte behuizing, maar meer dan 15% van de batterijen geeft er na korte tijd de brui aan. Mede door het hoge koppel dat onze motoren kunnen genereren, waardoor ze ook meer inspanning van de batterij vragen.

Het LiFePo verkoopspraatje: meer dan 2000 maal heropladen!

Hét verkoopsargument om een supplement van 100 euro of meer uit uw zakken te slaan (hoewel de batterij eigenlijk goedkoper in productie is!) Deze batterij zou je 2000 keer kunnen opladen, tegenover 500 tot 800 keer voor een LiMn.

Laten we dat eens even nuanceren:

In theorie heeft een Lithium batterij geen geheugen en ze wordt ook niet warm tijdens het laden waardoor er schade ontstaat. Je zou ze dus oneindig moeten kunnen laden en ontladen. Waarom kan dat dan niet? Omdat elke batterij last heeft van inwendige corrosie. Bij Li-batterijen gaat het niet echt om corrosie, maar om ionen die na verloop van tijd “vast” komen te zitten in de verschillende stoffen en dus niet meer bruikbaar zijn om een elektrische stroom te genereren. Maar men spreekt ook van corrosie om het simpel te houden.

Dat wil dus zeggen dat elke batterij een beperkte levensduur in de tijd heeft. Ook de ijzerfosfaat batterij!!

Verder blijkt dat als je een LiMn-batterij oplaadt onder laboratorium-omstandigheden, deze veel meer dan 500 keer opgeladen kan worden (herinner u de stelling van de vorige paragraaf die zei dat de cijfers van ijzerfosfaat-batterijen voornamelijk komen van labo-testen).

Een LiMn batterij heeft na 1000 laadbeurten nog 90% van zijn capaciteit heeft. Maar waar zit dan het verschil?

Wel, de praktijk ziet er enigszins anders uit. Dit omdat er nog 2 parameters meespelen die het aantal laadcycli bepalen, en op deze parameters scoort de ijzerfosfaat batterij beter.

  • de batterij wordt te vol geladen.
  • de batterij wordt ontladen onder minder ideale omstandigheden.

De grootste vijand van de Lithium batterij is het overladen. De maximale laadspanning voor een Li-batterij is 4,2 volt. Of zoals in de fietsbatterij waar cellen in serie worden geschakeld, 42 volt (onze Samsung batterijen herbergen 70 cellen van het type 18650 van elks 4,2 volt en 2200mAh. Zij worden per 10 in serie gezet tot 42 volt en dan 7 van deze banken parallel tot 15,4 Ah). Het is echter niet zo goed om je batterij volledig vol te laden tot 42 Volt. Daar gaat ze erg snel van achteruit. Hoewel het dus beter zou zijn om de batterij tot bijvoorbeeld 41 volt te laden kiezen fabrikanten er toch voor om de laders tot 42 volt te laten gaan. Dat heeft 2 redenen. Uiteraard vergroot zo de actieradius van uw fiets, en verder heeft onze consumptie-gebaseerde economie er alle belang bij om uw batterij niet eeuwig te laten meegaan. Het is spijtig maar het is zo, ik had het zelf ook liever anders gezien.

Het is op dit punt dat de ijzerfosfaat-batterij beter scoort. Zij kan de “mishandeling” van het overladen beter aan en zal hierdoor minder van haar levensduur moeten inboeten dan de LiMn batterij.

Dit brengt ons ineens tot de meeste gehoorde foute informatie. Het is dus absoluut NIET aan te raden om uw batterij telkens aan de lader te hangen na een korte rit. Want dan zal u dus telkens uw batterij mishandelen met een tot-op-de-grens-van-overladen-beurt!!

Het beste is uw batterij zo leeg mogelijk te rijden en dan pas op te laden. Zo haalt u de meeste kilometers per mishandeling uit uw batterij!

De stelling dat een Li-batterij helemaal leeg rijden slecht is, is op zich wel waar maar daar hoeft u in de praktijk geen rekening mee te houden. Het BMS (battery-management-system, het kleine computertje dat in elke Li-fietsbatterij zit) zal de batterij uitschakelen als de bruikbare energie gezakt is tot 20%. U kan ze dus nooit helemaal leeg rijden.

En dat brengt ons tot de nuancering van het ijzerfosfaat-verhaal:

Als u uw batterij goed behandelt en telkens quasi leeg rijdt zou uw batterij toch minstens 500 laadbeurten moeten meegaan. Door de fabrikanten wordt 800 laadbeurten gegarandeerd maar er wordt veel gegarandeerd in de wereld: Het spaargeld van de Cyprioten was veilig en een ijzerfosfaat-batterij kan je 2000 keer opladen, om maar enkele beweringen aan te halen.

Hoewel wij niet scheutig zijn op goochelen met actieradia omdat deze van ontzettend veel factoren afhankelijk zijn kunnen we toch stellen dat onze klanten normaliter vlotjes 100 km rijden met onze 15Ah batterij. Actieradia van meer dan 200 kilometer zijn ook gemeld maar dit zijn de uitzonderingen.

Voor een LiMn batterij spreken we dan over een levensduur van 50.000 tot 80.000 km (500 tot 800 keer laden X 100 km per laadbeurt). Voor een LiFePO4 zouden we dan spreken over een levensduur van 200.000 km!!

Zelf vind ik dat nogal belachelijk klinken. Dat wil zeggen dat de batterij langer meegaat dan de gemiddelde verbrandingsmotor. Lijkt me sterk...

Maar bovenal: hoeveel tijd hebt u nodig om deze afstand af te leggen? Want ook de ijzerfosfaat batterij heeft last van inwendige corrosie en zal na 4 tot 5 jaar zijn beste tijd gehad hebben vanwege de gevangen ionen.

Dus enkel als u meer dan 15.000 km per jaar rijdt zal u de extra laadbeurten van de ijzerfosfaat-batterij kunnen benutten, anders is uw batterij toch al versleten, simpelweg door ouderdom.

En dit is de theorie! Want als u zo'n die-hard fietser bent is een ander mankement als gevolg van intensief gebruik (bijvoorbeel geloste inwendig laspunten vanwege onze fantastische fietspaden en kinderkopjes) niet denkbeeldig, en bent u er alsnog aan voor uw extra gespendeerde centen!

Graag zou ik nog even willen vermelden dat wij op zoek zijn naar laders die slechts tot 41 Volt laden om zo de levensduur van de batterij te verlengen voor wie dat wenst, maar dat blijkt een hele zoektocht.

Samenvatting
  • De kans op falen vanwege de kinderziektes van ijzerfosfaat batterijen weegt niet op tegen de extra laadbeurten, tenzij u meer dan 15.000 km per jaar rijdt. 
  • Uw batterij zo leeg mogelijk rijden is de beste strategie.
  • Niet volledig opladen is eigenlijk het beste maar moeilijk in praktijk met een 42 Volt lader.
  • Opladen in koele omstandigheden tot max. kamertemperatuur.

Veel fietsplezier!!

Tim Roelandt

Zaakvoerder Turbobike

Reacties

  1. Rene Rene

    Ik heb nu 2 batterijen op mijn fiets staan, een tube batterij op de buis en de ander onder de bagagedrager die ik door middel van een schakelaar kan omschakelen wanneer er een volledig leeg is. Ik doe 15 km enkel naar mijn werk en dit is een ideale oplossing, dat ze dat niet allemaal doen versta ik eigenlijk niet, geen gezeur met geraak ik er nog wel of net niet.

  2. Ludwig Ludwig

    Een erg interessante uiteenzetting. Ik ben het niet gaan nakijken op de bronnen, maar ik weet uit ervaring dat er inderdaad veel uit de nek wordt gekletst over dit onderwerp, hoe meer verkoper hoe meer geklets... Objectiviteit word in deze erg gewaardeerd. Ikzelf rij al 6 jaar dagelijks 2x25 km naar het werk, je zal niet verwonderd zijn dat ik aan men rweede batterij bezig ben. Ik reken vooral in €/km om vergelijkingen te gaan maken, en ik kom met de kant en klare electrische fiets hoger uit dan de opbouwsets, zeker als je nagaat hoe gemakkelijk je onderdelen hiervoor kan vinden. Ik ben een erg grote fan van deze mobiliteitsvorm en kan er alleen maar een lans voor breken, gewoon doen !!

Laat een reactie achter
* Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.
* Verplichte velden