Maximización de la alimentación con baterías LiFePO4: una comparación con las baterías de plomo
Elegir la batería adecuada es crucial para muchas aplicaciones, como sistemas de energía solar, vehículos eléctricos y aplicaciones marinas. Dos de los tipos de batería más populares son las de LiFePO4 y las de plomo-ácido. En este artículo, exploramos las diferencias entre las baterías de LiFePO4 y las de plomo-ácido y argumentamos por qué las de LiFePO4 son la mejor opción.
Anuncio: Todos los datos son tomados del Power Reina Laboratorio.
Producto de ejemplo:
LFP-50: Batería de litio Power Queen de 12,8 V y 50 Ah Batería
LFP-100: Reina de la energía 12,8 V 100 Ah Batería de LiFePO4
Resumen de la comparación:
| bateríatipo | batería de plomo-ácidonorte | LiFePO4 Bbaterías | ||
| VRLA-50AH | VRLA-100AH | 12 V 50 Ah | 12 V 100 Ah | |
| Densidad de energía | bajo | bajo | 3 justo más alto como batería de plomo-ácido | 3 justo más alto como batería de plomo-ácido |
| Resistencia interna y Autodescarga | alto | alto | bajo | bajo |
| tasa descargar | malo | malo | bien | bien |
| Tolerancia a la temperatura | malo | malo | bien | bien |
| vida | 300 | 300 | 4000 | 4000 |
Densidad energética: comparación de peso, tamaño y capacidad
Al seleccionar una batería, el peso y el tamaño son factores importantes a considerar, especialmente en aplicaciones donde la movilidad es crucial. En esta comparación, examinamos el peso, las dimensiones, las especificaciones del modelo y la densidad energética de las baterías VRLA y LFP.
| Tipo de batería | Peso(kilogramo） | Dimensión(centímetro3） | Modelo | Densidad de energía (Ah/kg) |
| VRLA-50 | 15.15 | 23*13.8*21.1 | 12 V 55 Ah | 3.63 |
| VRLA-100 | 27.40 | 33*17,1*21,4 | 12 V 100 Ah | 3.65 |
| VRLA2-100 | 28.11 | 33*17,1*21,4 | 12 V 100 Ah | 3.56 |
| LFP-50 | 4.98 | 17*19*17 | 12 V 50 Ah | 10.04 |
| LFP-100 | 9.85 | 32*17*21 | 12 V 100 Ah | 10.15 |
En esta comparación, analizamos cinco baterías diferentes: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH y LFP-100AH. El peso de estas baterías oscilaba entre 4,8 kg (10,97 lb) para la LFP-50AH y 27,2 kg (60,4 lb) para la VRLA-100AH. Las dimensiones de las baterías también variaban, desde 17,9 x 19,0 x 17,9 cm (6,7 x 7,5 x 6,7 pulgadas) para la LFP-50AH hasta 33 x 17,9 x 21,6 cm (13 x 6,7 x 8,42 pulgadas) para la VRLA-100AH y la VRLA2-100AH.
Las especificaciones del modelo también difirieron entre baterías, con valores nominales de voltaje y capacidad que oscilaban entre 12 V y 50 Ah para la LFP-50 AH y 12 V y 100 Ah para las VRLA-100 AH y la LFP-100 AH. Finalmente, comparamos la densidad energética de cada batería en Ah/kg; las baterías LFP mostraron densidades energéticas significativamente mayores que las baterías VRLA. En general, al seleccionar una batería, es importante considerar tanto el peso como la densidad energética para garantizar que sea adecuada para su aplicación específica.
Comparación de capacidad de descarga de velocidad
La capacidad de descarga volumétrica se refiere a la cantidad máxima de corriente que una batería puede descargar durante un período determinado, generalmente expresada en amperios (A) o como un múltiplo de la capacidad de la batería, por ejemplo, C/10 o C/20. Representa la capacidad de la batería para suministrar energía a una velocidad determinada; las velocidades más altas corresponden a una descarga más rápida y las más bajas a una descarga más lenta. La capacidad de descarga volumétrica es una característica importante del rendimiento de una batería, especialmente para aplicaciones que requieren alta potencia de salida, como vehículos eléctricos o herramientas eléctricas.
En comparación con las baterías LFP, las baterías LA tienen una estabilidad de voltaje significativamente peor durante la descarga rápida.
Cada curva del gráfico ilustra el efecto de la descarga a una velocidad de 0,2 C sobre la estabilidad del voltaje, donde el voltaje de la batería de plomo-ácido cae rápidamente y la batería LFP muestra una estabilidad mucho mayor.
Comparación de la resistencia interna y la autodescarga
La resistencia interna es una propiedad importante de una batería que puede afectar su rendimiento. Cuando se utiliza una batería, el flujo de corriente eléctrica genera calor en su interior debido a la resistencia que ofrece. Este calor puede provocar pérdida de energía y reducir la eficiencia general de la batería. Una mayor resistencia interna también implica que se requiere más potencia para impulsar la misma cantidad de corriente a través de la batería, lo que puede provocar una caída de voltaje y una reducción de su capacidad.
|
| VRLA-50 | VRLA-100 | VRLA2-100 | LFP-50 | LFP-100 |
| Resistencia interna (mΩ) | 7,95 | 5.23 | 4.553 | 1 | 1 |
Podemos observar que las baterías de plomo-ácido tienen una resistencia interna muy alta. Esto se debe a su diseño y composición química. Las placas internas de la batería están hechas de plomo, que tiene una conductividad relativamente baja en comparación con otros metales como el cobre. Además, el electrolito utilizado en las baterías de plomo-ácido es una solución diluida de ácido sulfúrico, que tiene una resistencia relativamente alta en comparación con otros tipos de electrolitos. Estos factores contribuyen a la alta resistencia interna general de las baterías de plomo-ácido, lo que puede afectar su rendimiento y eficiencia.
La autodescarga es otro factor importante que afecta el rendimiento de la batería. Incluso cuando una batería no se usa, pierde gradualmente su carga debido a reacciones químicas internas. La tasa de autodescarga puede variar según el tipo y la antigüedad de la batería, así como otros factores como la temperatura y las condiciones de almacenamiento. La autodescarga puede ser un problema para dispositivos que no se usan con frecuencia, ya que la batería puede perder su carga antes de poder volver a usarse. También puede disminuir la capacidad total de la batería con el tiempo, lo que puede afectar su rendimiento y vida útil.
| tipo | día 1 | día 6 | día 11 | día 16 | día 21 | día 26 | día 31 | |
|
VRLA | 50 | 13.20 | 13.18 | 13.16 | 13.15 | 13.15 | 13,14 | 13.15 |
| 100 | 13.24 | 13.20 | 13.17 | 13.15 | 13.11 | 13.07 | 13.05 | |
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PQ | 50 | 13.27 | 13.27 | 13.27 | 13.26 | 13.26 | 13.25 | 13.25 |
| 100 | 13.20 | 13.20 | 13.20 | 13.19 | 13.20 | 13.19 | 13.19 | |
Según los datos, las baterías de LiFePO4 presentan una resistencia interna significativamente menor y una menor autodescarga que las baterías de plomo-ácido. Estas características contribuyen a su mayor capacidad y mayor vida útil.
Comparación de la tolerancia a la temperatura
La tolerancia a la temperatura se refiere al rango de temperatura en el que una batería puede funcionar de forma segura y eficaz. Las baterías son sensibles a la temperatura, y el calor o el frío extremos pueden afectar significativamente su rendimiento y vida útil.
Exponer una batería a temperaturas fuera del rango especificado puede causar daños irreparables a los componentes internos, lo que resulta en una reducción de su capacidad, una vida útil más corta e incluso riesgos de seguridad como fugas o explosiones. Generalmente, las altas temperaturas pueden acelerar las reacciones químicas dentro de la batería, lo que provoca una degradación más rápida y un menor rendimiento, mientras que las bajas temperaturas pueden ralentizar las reacciones químicas, reduciendo la eficiencia de la batería y su capacidad.
Por lo tanto, al seleccionar y usar baterías, es importante considerar la tolerancia térmica del tipo específico y asegurarse de que funcione dentro del rango de temperatura recomendado. Esto puede ayudar a prolongar la vida útil de la batería y a mantener su rendimiento y seguridad a lo largo del tiempo.
Veamos ahora la comparación de estos dos tipos de baterías:
| tipo | VRLA-100Ah | VRLA-50Ah | LFP-100 | LFP-50 |
| Voltaje inicial | 13.05 | 13,15 | 13,19 | 13,19 |
| 80℃10 minutos | 13,03 | 13,13 | 13,19 | 13,19 |
| 25℃10 minutos | 13,03 | 13,14 | 13,19 | 13,20 |
| 80℃10 minutos | 13,01 | 13,11 | 13,19 | 13,20 |
| 25℃10 minutos | 13,00 | 13,11 | 13,20 | 13,20 |
| 80℃10 minutos | 12,58 | 13,09 | 13,20 | 13,20 |
| 25℃10 minutos | 12,57 | 13,10 | 13,20 | 13,20 |
La batería LiFePO4 tiene una mayor tolerancia a la temperatura que las baterías de plomo-ácido.
Prueba de impermeabilidad
La impermeabilización significa que la batería está diseñada para resistir daños por contacto con agua u otros líquidos.Una batería resistente al agua es menos susceptible a la corrosión, cortocircuitos u otros problemas que podrían dañarla al exponerse a la humedad. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las baterías resistentes al agua no son completamente inmunes a los daños causados por el agua y, aun así, deben manipularse con cuidado en entornos húmedos.
Enjuague la batería con agua durante 10 minutos de cada lado y luego mida el voltaje antes y después.
Las baterías de plomo-ácido tienen una estabilidad de voltaje pobre antes y después.
Capacidad de ciclo de alta temperatura
El ciclo de alta temperatura se refiere a la exposición de una batería a temperaturas superiores a su rango de funcionamiento recomendado durante un período prolongado. Esto puede acelerar el deterioro de la batería, lo que resulta en una reducción de su capacidad y una vida útil más corta. También puede aumentar el riesgo de riesgos de seguridad, como fugas, hinchamiento o incluso fugas térmicas. Ahora, someteremos las baterías a 55 °F (131 °F) para comprobar su rendimiento.
Conclusión: La estabilidad del ciclo de las baterías LA es mucho peor que la de las baterías LFP.
La capacidad está representada por la curva azul y la salud se muestra por la curva roja.
Nuestro modelo de estimación de batería sugiere que una batería con un estado de salud (SOH) del 80% puede durar hasta 300 ciclos con uso normal, mientras que una batería LFP puede durar hasta 4000 ciclos.
Consideramos que una batería con menos del 80% de SOH es inaceptable según nuestros estándares.
Experimente con el desmontaje para observar la estructura interna.
batería de plomo-ácido
Casi no hay protección dentro de la batería LA, la válvula de aire es solo una funda de goma que se puede quitar fácilmente y no hay protección entre las celdas individuales.
Al retirar la funda de goma azul, se exponen directamente la pieza polar interna y el electrolito. No hay protección interna.
Batería LFP
Dentro de la batería LFP, hay dispositivos de protección estructural como placas protectoras y algodón espumado con diversas funciones, y la estructura interna de las celdas individuales internas tiene protección contra cortocircuitos.
Conclusión
En resumen, las baterías de LiFePO4 son una excelente opción para alimentar aplicaciones marinas como motores de pesca de arrastre, vehículos eléctricos (como autocaravanas) y sistemas solares. Ofrecen varias ventajas sobre las baterías de plomo-ácido, como su ligereza, mayor vida útil, carga más rápida, mejor rendimiento, seguridad y funcionamiento sin mantenimiento. Si bien al principio pueden ser más caras, su rendimiento superior y mayor vida útil las convierten en una opción más rentable a largo plazo. Si planea reemplazar la batería de su motor de pesca de arrastre o autocaravana, invertir en una batería de LiFePO4 podría ser una excelente opción.
