Maximización de la alimentación con baterías LiFePO4: una comparación con las baterías de plomo
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Elegir la batería adecuada es crucial para muchas aplicaciones, por ejemplo: P.ej. para sistemas de energía solar, vehículos eléctricos y aplicaciones marinas. Dos de los tipos de baterías más populares son las baterías LiFePO4 y las de plomo-ácido. En este artículo, examinamos las diferencias entre las baterías de LiFePO4 y de plomo-ácido y argumentamos por qué LiFePO4 es 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 de la batería son factores importantes a tener en cuenta, especialmente en aplicaciones donde la movilidad es importante. En esta comparación, analizamos 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 variaba desde 10,97 lb para la LFP-50AH hasta 60,4 lb para la VRLA-100AH. Las dimensiones de las baterías también variaron, con tamaños que iban desde 6,7 x 7,5 x 6,7 pulgadas para la LFP-50AH hasta 13 x 6,7 x 8,42 pulgadas para la VRLA-100AH y VRLA2-100AH.
Las especificaciones del modelo también diferían entre las baterías, con valores de voltaje y capacidad que variaban desde 12 V 50 Ah para la LFP-50 AH hasta 12 V 100 Ah para la VRLA-100 AH y la LFP-100 AH. Finalmente, comparamos la densidad de energía de cada batería en Ah/kg, y las baterías LFP tuvieron densidades de energía significativamente más altas que las baterías VRLA. En general, al seleccionar una batería, es importante tener en cuenta tanto el peso como la densidad de energía para garantizar que la batería sea adecuada para su aplicación específica.
Comparación de capacidad de descarga de velocidad
La capacidad de descarga automática se refiere a la cantidad máxima de corriente que una batería puede descargar durante un período de tiempo determinado, generalmente expresada en amperios (A) o como un múltiplo de la capacidad de la batería, por ejemplo. P.ej. C/10 o C/20. Representa la capacidad de la batería para entregar energía a una velocidad determinada, correspondiendo las velocidades más altas a una descarga más rápida y las más bajas a una descarga más lenta. La capacidad de descarga rápida es una característica de rendimiento importante de una batería, especialmente para aplicaciones donde se requiere alta potencia de salida, como por ejemplo: 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 dentro de la batería debido a la resistencia que proporciona. Este calor puede provocar pérdida de energía y reducir la eficiencia general de la batería. Una mayor resistencia interna también significa 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 en la capacidad de la batería.
|
| VRLA-50 | VRLA-100 | VRLA2-100 | LFP-50 | LFP-100 |
| Resistencia interna (mΩ) | 7,95 | 5.23 | 4.553 | 1 | 1 |
Podemos ver que las baterías de plomo-ácido tienen una resistencia interna realmente alta. Las baterías de plomo-ácido tienen una alta resistencia interna debido a su diseño y química. Las placas dentro 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 de ácido sulfúrico diluido, 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 una batería. Incluso cuando una batería no está en uso, pierde gradualmente su carga debido a reacciones químicas dentro de ella. 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 los dispositivos que no se utilizan con frecuencia, ya que la batería puede perder su carga antes de poder volver a utilizarse. También puede disminuir la capacidad general 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 | |
|
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 LiFePO4 tienen una resistencia interna significativamente menor y una autodescarga menor que las baterías de plomo-ácido. Estas propiedades contribuyen a la capacidad superior y la vida útil más larga de las baterías LiFePO4.
Comparación de la tolerancia a la temperatura
La tolerancia a la temperatura se refiere al rango de temperatura dentro del cual 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 y resultar en una reducción de la capacidad, una vida útil más corta e incluso riesgos de seguridad como fugas o explosiones. En general, las altas temperaturas pueden acelerar las reacciones químicas dentro de la batería, lo que genera una degradación más rápida y un rendimiento reducido, mientras que las bajas temperaturas pueden ralentizar las reacciones químicas, haciendo que la batería sea menos eficiente y reduciendo su capacidad.
Por lo tanto, al seleccionar y utilizar baterías, es importante tener en cuenta la tolerancia de temperatura del tipo de batería particular y asegurarse de que funcione dentro del rango de temperatura recomendado. Esto puede ayudar a prolongar la vida útil de la batería y 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 si se expone a la humedad. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las baterías resistentes al agua no son completamente inmunes al daño causado por el agua y aún así deben manipularse con cuidado en ambientes 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
Un ciclo de alta temperatura se refiere a la exposición de una batería a temperaturas superiores a su rango operativo recomendado durante un período prolongado de tiempo. Esto puede provocar un deterioro acelerado 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, hinchazones o incluso fugas térmicas. Ahora ponemos las baterías a 55° (131°F) para ver cómo es 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, la pieza polar interior y el electrolito quedan expuestos directamente. No hay protección en el interior.
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 LiFePO4 son una excelente opción para alimentar aplicaciones marinas como motores de pesca de arrastre, vehículos eléctricos como vehículos recreativos y sistemas solares. Ofrecen varias ventajas sobre las baterías de plomo-ácido, entre ellas, peso ligero, mayor vida útil, carga más rápida, mejor rendimiento, seguridad y funcionamiento sin necesidad de mantenimiento. Aunque inicialmente pueden resultar más caros, su rendimiento superior y su mayor vida útil los convierten en una opción más rentable a largo plazo. Si planea reemplazar la batería de su motor de pesca o de su vehículo recreativo, invertir en una batería LiFePO4 podría ser una buena opción.
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