[Täydellinen ohjaus] Kuinka kauan litiumparistot kestävät?
Sisällysluettelo
Osa 1. Mitä ovat litiumioniakut?
Osa 2. Kuinka kauan litiumioniakut kestävät?
Osa 3. Litiumioniakkujen käyttöikään vaikuttavat tekijät
Osa 5. Usein kysytyt kysymykset litiumioniakuista
Osa 6. Kannattaako litiumioniakkuihin investoida?
Osa 1. Mitä ovat litiumioniakut?
Litiumioniakut, mukaan lukien Litiumrautafosfaattiparistot (LiFePO4), ovat ladattavia ja käyttävät litiumioniakkuja elektrolyytin pääkomponenttina. LiFePO4-akut tarjoavat useita etuja muihin akkutyyppeihin verrattuna, kuten pidemmän käyttöiän, korkeamman hyötysuhteen ja energiatiheyden, alhaisemmat huoltotarpeet, suuremman turvallisuuden ja ympäristöystävällisyyden. Nämä ominaisuudet tekevät niistä ihanteellisia sähköverkon ulkopuolisiin sähköjärjestelmiin, suuritehoisiin sovelluksiin ja liikkuvuusratkaisuihin.
Litiumioniakkuja käytetään usein ajoneuvojen käynnistysakkuina niiden suuren energiatiheyden ja keveyden vuoksi. Ne sopivat hyvin tähän tarkoitukseen, koska ne voivat tuottaa lyhyen, suuren virtapulssin moottorin käynnistämiseksi. Käynnistysakkuina käytettävillä litiumioniakuilla on yleensä pienempi kapasiteetti, eikä niitä pitäisi purkaa liikaa vaurioiden välttämiseksi.
LiFePO4-akut taas ovat erinomaisia syväpurkausakkuja. Ne sietävät usein toistuvia syväpurkauksia, mikä tekee niistä ihanteellisia uusiutuvan energian varastointiin ja muihin syväpurkaussovelluksiin. LiFePO4-akkujen pidemmän syklin käyttöiän ansiosta ne voivat tarjota tehokkaita sovelluksia pidempiä aikoja. Lue lisää näiden kahden akkutyypin eroista osoitteessa Marine syväpurkaus- ja käynnistysakku.
Osa 2. Kuinka kauan litiumioniakut kestävät?
Tavallinen litiumioniakku kestää keskimäärin kahdesta kolmeen vuotta käytöstä riippuen. Asianmukaisella huollolla ja valmistajan ohjeita noudattamalla tätä käyttöikää voidaan kuitenkin pidentää jopa viiteen vuoteen. Litiumioniakut ovat lämpötilaherkkiä, ja korkeat lämpötilat voivat lyhentää niiden käyttöikää merkittävästi. Siksi on tärkeää säilyttää litiumioniakku viileässä ja kuivassa paikassa, jotta vältät altistumisen lämmölle ja pidentät sen käyttöikää.
LiFePO4-akut ovat edistyneempi ja kestävämpi litiumioniakkutyyppi, jonka suosio teollisuudessa kasvaa. Näillä akuilla on pidempi käyttöikä kuin perinteisillä litiumioniakuilla ja ne voivat kestää jopa 10 vuotta tai enemmän.Lisäksi LiFePO4-akut ovat erittäin vakaita ja turvallisia, mikä tarjoaa luotettavamman ja kestävämmän ratkaisun sähköverkon ulkopuolisiin virransyöttö- ja liikkuvuussovelluksiin.
LiFePO4-akkujen keskeinen etu on niiden kyky käsitellä useampia lataus- ja purkaussyklejä. Perinteiset litiumioniakut kestävät jopa 500–1000 sykliä, kun taas LiFePO4-akut kestävät jopa 2000 sykliä, mikä tekee niistä kestävämmän ja kustannustehokkaamman ratkaisun pitkällä aikavälillä. LiFePO4-akku valmistajalta Voimakuningatar Ne kestävät 4 000–15 000 lataussykliä ja niiden käyttöikä on yli 10 vuotta, mikä tekee niistä ihanteellisen vaihtoehdon lyijyakuille. Lisäksi LiFePO4-akut ovat paljon turvallisempia kuin perinteiset litiumioniakut, koska niiden kemiallinen koostumus tekee niistä vähemmän alttiita ylikuumenemiselle tai räjähdykselle.
Power Queen tarjoaa korkealaatuisia LiFePO4-akkuja, jotka on suunniteltu pidempään käyttöikään, parempaan hyötysuhteeseen ja kestävään kehitykseen. Tarjoamme laajan valikoiman akkukokoja ja -kapasiteetteja, jotka sopivat erilaisiin off-grid-energiantuotanto- ja liikkuvuussovelluksiin. Power Queen on ylpeä akkujensa laadusta ja kestävyydestä, ja ne testataan perusteellisesti asiakastyytyväisyyden varmistamiseksi.
Osa 3. Litiumioniakkujen käyttöikään vaikuttavat tekijät
Tutkimuksen mukaan Tutkimus litiumioniakkujen heikkenemiseen vaikuttavista tekijöistäTässä on tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa litiumioniakkujen käyttöikään.
3.1 Varastoinnin aikana
1) Lämpötila
Akun kapasiteetin menetyksen pääasiallinen syy varastoinnin aikana on lämpötila, ja korkeammat lämpötilat johtavat elektrodien ja elektrolyytin lämpöhajoamiseen.
Elektrolyyttien hajoaminen lisää anodin SEI-kalvon (Solid Electrolyte Interface) paksuutta, mikä kuluttaa litiumioneja, lisää sisäistä vastusta ja vähentää akun kapasiteettia. Tämä hajoaminen vapauttaa myös kaasuja, jotka lisäävät sisäistä painetta ja aiheuttavat turvallisuusriskin. Kuten taulukosta 3.1 käy ilmi, samassa varaustilassa (40 %) säilytetyt litiumioniakut menettävät kapasiteetistaan eri prosenttiosuuksia vuoden aikana eri lämpötiloissa.
Heikentymisaste kasvaa lämpötilojen noustessa, ja äärimmäiset lämpötilat kiihdyttävät merkittävästi kapasiteettihäviötä. Esimerkiksi 25 °C:n nousu 0 °C:sta 25 °C:een johtaa vain 2 %:n kapasiteettihäviöön, kun taas 20 °C:n nousu 40 °C:sta 60 °C:een johtaa 10 %:n kapasiteettihäviöön.
Taulukko 3.1
Yli 30 °C:n lämpötilat ovat litiumioniakuille stressaavia ja voivat johtaa niiden käyttöiän merkittävään lyhenemiseen. Akun käyttöiän pidentämiseksi on suositeltavaa säilyttää litiumioniakkuja 5–20 °C:n lämpötilassa.
2) Lataustila (SOC)
Litiumioniakuissa avoimen piirin jännite (OCV) kasvaa varaustilan (SOC) kasvaessa, kuten kuvassa 3.2 on esitetty. Varastoinnin aikana akun korkeampi avoimen piirin jännite johtaa korkeampaan avoimen piirin jännitearvoon. Korkea OCV voi kuitenkin johtaa kiinteän elektrolyyttirajapinnan (SEI) kasvuun ja laukaista elektrolyytin hapettumisen litiumioniakuissa, mikä johtaa kapasiteettihäviöön ja sisäisen resistanssin (IR) kasvuun.
Kuva 3.2
Kuva 3.Kuva 3 esittää litiumioniakkujen eri heikkenemisnopeuksia eri SOC-arvoilla kymmenen vuoden varastointijakson aikana. Litiumioniakkujen jäljellä oleva kapasiteetti pienenee nopeammin SOC-arvon kasvaessa.
Kuva 3.3
Akun heikkenemisen minimoimiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi on suositeltavaa pitää litiumioniakut kohtuullisella varaustasolla. On suositeltavaa ladata tai purkaa litiumioniakut noin 50 %:n varaustasolle ennen säilytystä.
3.2 Syklin aikana
1) Lämpötila
Vaikka korkea lämpötila akun käytön aikana voi tilapäisesti parantaa suorituskykyä, pitkäaikainen lataus/lataus korkeissa lämpötiloissa lyhentää akun käyttöikää. Esimerkiksi 30 °C:ssa käytettävän akun lataus/latauskertojen kesto on 20 % lyhyempi, kun taas 45 °C:ssa akun käyttöikä on vain puolet 20 °C:n lämpötilaan verrattuna.
Valmistajat määrittävät akun nimelliskäyttölämpötilaksi 27 °C:n akun käyttöiän optimoimiseksi. Toisaalta erittäin alhaiset lämpötilat lisäävät sisäistä vastusta ja vähentävät purkauskapasiteettia. Akulla, joka tarjoaa 100 %:n kapasiteetin 27 °C:ssa, on vain 50 %:n kapasiteetti -18 °C:ssa.
Litiumpolymeerikennojen purkauskapasiteetti vaihtelee lämpötilan mukaan, ja matalissa lämpötiloissa (0 °C, -10 °C, -20 °C) havaitaan pienempiä kapasiteetteja kuin korkeammissa lämpötiloissa (25 °C, 40 °C, 60 °C). Litiumioniakkujen lataaminen matalissa lämpötiloissa (alle 15 °C) voi johtaa litiumpinnoitteeseen litiumionien hidastuneen interkalaation vuoksi, mikä nopeuttaa akun heikkenemistä lisäämällä sisäistä vastusta ja vähentämällä purkauskapasiteettia entisestään.
Kuva 3.4
Litiumioniakkujen käyttöiän ja suorituskyvyn maksimoimiseksi on suositeltavaa käyttää niitä kohtuullisissa lämpötiloissa. 20 °C:n tai hieman sitä alhaisempi lämpötila on optimaalinen käyttöiän maksimoimiseksi. Valmistajat kuitenkin suosittelevat hieman korkeampaa, 27 °C:n lämpötilaa, jos tarvitaan akun maksimaalista käyttöaikaa.
2) Purkaussyvyys (DOD)
Purkaussyvyydellä (DOD) on merkittävä vaikutus litiumioniakkujen käyttöikään. Syväpurkaukset luovat painetta kennojen sisällä ja vaurioittavat negatiivisia elektrodeja, mikä kiihdyttää kapasiteettihäviötä ja lisää kennovaurioiden riskiä. Kuten kuvassa 3.5 on esitetty, suurempi purkaussyvyys johtaa lyhyempään akun käyttöikään.
Kuva 3.5
Yli 50 %:n purkaussyvyyttä kutsutaan syväpurkaukseksi. Kun litiumioniakun jännite laskee 4,2 voltista 3,0 volttiin, noin 95 % sen energiasta kuluu, mikä johtaa akun lyhimpään käyttöikään jatkuvalla latauksella/latauksella. Kapasiteetin menetyksen estämiseksi on suositeltavaa välttää syväpurkauksia akun vaihdon aikana. Litiumioniakkujen osittaiset purkaukset ja lataukset pidentävät niiden käyttöikää.
Valmistajat luokittelevat akun tyypillisesti 80 %:n DOD-kaavan mukaan, mikä tarkoittaa, että vain 80 % syötetystä energiasta hyödynnetään käytön aikana, kun taas loput 20 % on varattu akun käyttöiän pidentämiseen. Vaikka DOD-arvon pienentäminen voi pidentää akun käyttöikää, liian alhainen DOD-arvo voi johtaa riittämättömään akun käyttöikään ja estää tiettyjen tehtävien suorittamisen.Litiumioniakuille suositellaan noin 50 %:n DOD-arvoa maksimaalisen käyttöiän ja optimaalisen käyttöajan saavuttamiseksi.
3) Latausjännite
Litiumioniakut voivat saavuttaa suuren kapasiteetin ja pidemmän käyttöajan korkeilla latausjännitteillä. Niiden täyttä lataamista ei kuitenkaan suositella, koska se voi johtaa litiumpinnoitteeseen, mikä puolestaan voi heikentää kapasiteettia ja vahingoittaa akkua, mikä lisää tulipalon tai räjähdyksen riskiä.
Kuva 3.6
Kuva 3.6 havainnollistaa kapasiteetin heikkenemistä korkeilla latausjännitteillä (> 4,2 V/kenno) ja osoittaa, että korkeammat jännitteet johtavat nopeampaan kapasiteetin menetykseen ja lyhyempään akun käyttöikään. Suositeltu latausjännite optimaalisen kapasiteetin ja turvallisuuden saavuttamiseksi on 4,2 V. 70 mV:n lasku latausjännitteessä voi vähentää kokonaiskapasiteettia noin 10 %.
Taulukko 3.2 osoittaa, että latausjakson kestoaika on pisin 3,90 V:n latausjännitteellä (2400–4000 sykliä) ja puolittuu jokaisen 0,10 V:n latausjännitteen nousun myötä 3,90 V:n ja 4,30 V:n välillä.
Taulukko 3.2
Akun merkittävän heikkenemisen välttämiseksi litiumioniakut tulisi ladata alle 4,10 V:n jännitteellä. Vaikka alhaisempi latausjännite pidentää akun käyttöikää, se lyhentää käyttöaikaa. Lisäksi alle 2,5 V/kenno -purkausjännitettä tulisi välttää, ja 3,92 V:n latausjännite on optimaalinen akun pisimmän käyttöiän saavuttamiseksi. Tästä syystä Power Queen ei suosittele Lifepo4-akun lataaminen lyijyhappolaturilla, koska sen jännite ei riitä asianmukaiseen lataukseen. Alla on esitetty suositeltu latausjännite erilaisille syväpurkausakkujärjestelmille.
Suositeltu latausjännite riippuu syväpurkausakkujärjestelmän tyypistä. Elektronisissa laitteissa, kuten kannettavissa tietokoneissa ja matkapuhelimissa, käytetään korkeampaa jännitekynnystä akun käyttöiän maksimoimiseksi. Sitä vastoin satelliittien tai sähköajoneuvojen suurissa energian varastointijärjestelmissä akun käyttöiän pidentämiseksi asetetaan matalampi jännitekynnys. Sovelluksesta riippumatta litiumioniakkujen ylilataaminen voi lyhentää niiden käyttöikää merkittävästi ja aiheuttaa turvallisuusriskejä, kuten tulipalon tai räjähdyksen, ja vaatii siksi huolellista hallintaa.
4) Latausvirta/C-nopeus
Litiumioniakkujen korkeilla C-nopeuksilla esiintyy useita haittavaikutuksia, kuten lisääntynyt sisäinen vastus, käytettävissä olevan energian menetys, turvallisuusongelmat ja peruuttamaton kapasiteetin menetys.
Korkeiden C-nopeuksien tärkeä seuraus on litiumpinnoitus. Kun litiumioniakkua ladataan suurella virralla, litiumionit siirtyvät nopeasti, mikä johtaa litiumin kertymiseen anodin pinnalle ja metallisen litiumin muodostumiseen. Tämä prosessi pahenee entisestään, kun akut ladataan nopeasti matalissa lämpötiloissa tai korkeissa varaustiloissa.
Kerrostunut litium voi muodostaa dendriittirakenteita painovoiman vaikutuksesta, mikä lisää akun itsepurkautumisnopeutta. Vakavissa tapauksissa tämä voi johtaa oikosulkuun ja mahdollisiin tulipaloihin. Lisäksi suuret lataus- ja purkausvirrat lisäävät energiahäviöitä sisäisen resistanssin vuoksi, joka muuntaa energian lämmöksi. Jos C-nopeus ylittää akun suositellun arvon, kohonnut lämpötila voi rasittaa akkua, aiheuttaa vaurioita ja kiihdyttää kapasiteettihäviötä.
5) Syklitaajuus
Litiumioniakkujen tiheä latauksen ja latauksen kesto, erityisesti neljä tai useampi kerta päivässä, voi johtaa mekaaniseen rasitukseen ja edistää kiinteän elektrolyyttirajapinnan (SEI) kasvua.
Syklityksen aikana litiumioniakut menettävät sekä positiivisia että negatiivisia litium-napoja elektrodeilla, mikä heikentää niiden kapasiteettia. SEI-kerroksen kertyminen lisää akun sisäistä vastusta ja heikentää sähkönjohtavuutta ja latauskapasiteettia.
SEI-kerroksen paksuuntuminen, litiumin reaktiokohtien väheneminen ja muut kemialliset muutokset litiumioniakuissa johtavat kapasiteetin menetykseen ja lopulta akun vikaantumiseen. Vaikka tästä aiheesta ei ole olemassa suoraa tutkimusta, uskotaan, että korkea syklitaajuus kiihdyttää akun heikkenemistä usein toistuvan käytön aiheuttamien korkeiden lämpötilojen vuoksi.
Litiumioniakkujen jatkuva sykli ilman riittävää jäähdytysaikaa voi aiheuttaa kemiallista stressiä, joka johtaa elektrolyyttien ja elektrodien hajoamiseen.
Osa 4. Menetelmiä litiumioniakkujen käyttöiän pidentämiseksi
Litiumioniakkujen käyttöiän pidentämiseksi sinun tulee noudattaa seuraavia ohjeita:
Pidä akku kohtuullisessa lämpötilassa: Korkeat lämpötilat voivat lyhentää akun käyttöikää. Litiumioniakkuja on suositeltavaa säilyttää tai käyttää kohtuullisessa lämpötilassa 5–20 °C.
Osittainen purkaus ja lataus: Litiumioniakkujen osittainen purkaus ja lataus voivat pidentää niiden käyttöikää. Vältä syväpurkauksia yli 50% Puolustusministeriö pidentää akun käyttöikää.
Pidä varaustaso kohtuullisena: Äärimmäiset varaustasoarvot voivat johtaa kapasiteetin menetykseen ja lyhentää akun käyttöikää. Litiumioniakkujen pitäminen kohtuullisella varaustasolla minimoi heikkenemisen ja pidentää niiden käyttöikää.
Vältä altistumista lämmölle: Korkeat lämpötilat käytön tai varastoinnin aikana voivat lisätä SEI:n paksuutta ja laukaista elektrolyytin hapettumisen, mikä johtaa kapasiteetin menetykseen ja lyhentää käyttöikää.
Säilytä paristoja oikeinkun akkua ei käytetä: Säilytä litiumioniakkuja noin 50 %:n varaustilassa ja suojaa niitä äärimmäisiltä lämpötiloilta ja kosteudelta, kun niitä ei käytetä.
Vältä nopeaa lataamista ja purkamista: Nopea lataaminen ja purkaminen tuottaa liiallista lämpöä, joka voi ajan myötä vahingoittaa akun sisäisiä komponentteja ja lyhentää akun käyttöikää.
Käytä OEM-latureiden (alkuperäislaitevalmistajien) latureita: Litiumioniakuille erityisesti suunniteltujen OEM-latureiden käyttö varmistaa, että ne saavat oikean jännitteen ja virran, mikä estää vaurioita ja pidentää niiden käyttöikää. Power Queen tarjoaa sopivia latureita. LiFePO4-akkulaturit LiFePO4-litium-akkujen lataamiseen.
Osa 5. Usein kysytyt kysymykset litiumioniakusta
1. Kuinka kauan litium-akut kestävät autoissa?
Autojen litiumakkujen käyttöikä riippuu useista tekijöistä, kuten akun laadusta, käyttötavoista ja ympäristöolosuhteista. Yleisesti ottaen hyvin huollettu litiumakku autossa voi kestää 8–10 vuotta tai jopa pidempään.
Akun käyttöikä voi kuitenkin vaihdella huomattavasti ajoneuvon käytön, lataustapojen, ympäristön lämpötilan ja ajotavan mukaan. Akun käyttöiän ja suorituskyvyn maksimoinnin varmistamiseksi on tärkeää noudattaa valmistajan akun huolto- ja latausohjeita.
2. Kuinka kauan litium-akut kestävät matkailuautossa?
Hyvin hoidettu Litium-akku matkailuautossal kestävät tyypillisesti 5–7 vuotta tai enemmän. Power Queen -litiumparistot, joiden käyttöikä on jopa 4 000–15 000 lataussykliä, voivat kestää yli 10 vuotta.
3. Kuinka kauan litiumakku voi kestää ilman latausta?
Litiumioniakun kesto ilman latausta riippuu useista tekijöistä, kuten akun kapasiteetista, laitteesta, jossa se on, ja laitteen virrankulutuksesta. Useimmat litiumioniakut kestävät keskimäärin 2–10 vuotta ilman latausta säilytysolosuhteista riippuen. Tämä aika voi kuitenkin vaihdella lämpötilan, käyttötapojen ja säilytysolosuhteiden mukaan. Asianmukainen säilytys ja suositellun varaustilan (SOC) ylläpitäminen ovat ratkaisevan tärkeitä käyttöiän maksimoimiseksi. Vaikka litiumioniakkuja ei käytettäisikään, ne voivat menettää varaustaan ajan myötä, ja ne on ehkä ladattava uudelleen ennen käyttöä.
4. Onko LiFePO4-akku turvallisempi kuin litiumioniakku?
Kyllä, litiumrautafosfaattiakkuja (LiFePO4 tai LFP) pidetään perinteisiä litiumioniakkuja (Li-ion) turvallisempina. Tämä johtuu niiden vakaammasta kemiasta, minkä vuoksi ne ovat vähemmän alttiita ylikuumenemiselle, lämpöpurkauksille ja muille turvallisuusongelmille.
LiFePO4-akuilla on pienempi lämpöpurkausten riski, koska niillä on alhaisempi sisäinen vastus, mikä tarkoittaa, että ne tuottavat vähemmän lämpöä, mikä vähentää kennojen vaurioitumisen tai räjähdyksen todennäköisyyttä. Lisäksi ne tarjoavat paremman lämpöstabiilisuuden ja kestävät korkeita lämpötiloja ilman kapasiteetin menetystä, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat jatkuvaa ja luotettavaa virtalähdettä.
Osa 6. Sen arvoista itse the sijoitus sisään Litiumioniakut?
Verrattuna vanhentuneisiin lyijyakkuihin Litiumioniakut ovat kiistatta parempi valinta. Ne ovat kevyempiä, niillä on suurempi energian varastointikapasiteetti ja alhaisempi itsepurkautumisnopeus. Ne vaativat myös vähemmän huoltoa ja niiden käyttöikä on pidempi. Vaikka ne saattavat aluksi olla kalliimpia, kokonaissäästöt ovat merkittäviä. Siksi pidämme litiumioniakkuja arvokkaana sijoituksena. Ne tarjoavat luotettavan ja vaivattoman tavan varastoida suuria määriä energiaa, mikä voi olla erityisen hyödyllistä silloin, kun sitä eniten tarvitaan.
