[Täysi opas] Kuinka kauan litiumakut 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. Onko litiumioniakkuihin investoiminen kannattavaa?
Osa 1. Mitä ovat litiumioniakut?
Litiumioniakut, mukaan lukien Litiumrautafosfaattiparistot (LiFePO4)LiFePO4-akut ovat ladattavia ja niiden elektrolyytti on litiumionien pääkomponentti. Niillä on useita etuja muihin akkutyyppeihin verrattuna, kuten pidempi käyttöikä, korkeampi hyötysuhde ja energiatiheys, vähäisempi huoltotarve, suurempi turvallisuus ja ympäristöystävällisyys. Nämä ominaisuudet tekevät niistä ihanteellisia sähköverkkoon kytkemättömille järjestelmille, tehokkaille sovelluksille ja liikkuvuusratkaisuille.
Litiumioniakkuja käytetään usein ajoneuvojen käynnistysakkuina niiden suuren energiatiheyden ja keveyden vuoksi. Ne sopivat hyvin tähän tarkoitukseen, koska ne voivat tuottaa lyhyen, suuren virran pulssin moottorin käynnistämiseksi. Käynnistysakkuina käytettävillä litiumioniakuilla on tyypillisesti pienempi kapasiteetti, eikä niitä tule purkaa syvään vaurioiden välttämiseksi.
LiFePO4-akut sitä vastoin sopivat poikkeuksellisen hyvin syväpurkausakuiksi. Ne kestävät usein toistuvia syväpurkauksia ja ovat siksi ihanteellisia uusiutuvan energian varastointiin ja muihin syväpurkaussovelluksiin. LiFePO4-akkujen pidemmän syklin käyttöiän ansiosta ne voivat tarjota tehokkaita sovelluksia pitkiä aikoja. Lue lisää näiden kahden akkutyypin eroista osoitteessa [linkki asiaankuuluvalle sivulle]. Marine syväpurkaus- ja käynnistysakku.
Osa 2. Kuinka kauan litiumioniakut kestävät?
Tavallinen litiumioniakku kestää tyypillisesti kahdesta kolmeen vuotta käytöstä riippuen. Asianmukaisella huollolla ja valmistajan ohjeiden noudattamisella tätä käyttöikää voidaan kuitenkin pidentää jopa viiteen vuoteen. Litiumioniakut ovat herkkiä lämpötilalle, 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 edistyneempiä ja kestävämpiä litiumioniakkuja, jotka ovat kasvattaneet suosiotaan teollisuudessa. 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 edustaa luotettavampaa ja kestävämpää ratkaisua sähköverkon ulkopuolisiin energiantuotanto- ja liikkuvuussovelluksiin.
LiFePO4-akkujen keskeinen etu on niiden kyky käsitellä useampia lataus- ja purkaussyklejä. Perinteiset litiumioniakut kestävät 500–1000 sykliä, kun taas LiFePO4-akut voivat selvitä jopa 2000 syklistä, mikä tekee niistä pidempikestoisemman 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 räjähdykselliselle.
Power Queen tarjoaa korkealaatuisia LiFePO4-akkuja, jotka on suunniteltu pidempään käyttöikään, parempaan hyötysuhteeseen ja kestävään kehitykseen. Tarjoamme laajan valikoiman akkukokoja ja -kapasiteettia, jotka sopivat erilaisiin off-grid-energiantuotanto- ja liikkuvuussovelluksiin. Power Queen on ylpeä akkujensa laadusta ja kestävyydestä, ja ne käyvät läpi tiukat testit asiakastyytyväisyyden varmistamiseksi.
Osa 3. Litiumioniakkujen käyttöikään vaikuttavat tekijät
Tutkimuksen mukaan Tutkimus litiumioniakkujen heikkenemiseen vaikuttavista tekijöistä, tässä on lueteltu tekijät, 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.
Elektrolyytin hajoaminen lisää anodilla olevan SEI-kalvon (”Solid Electrolyte Interface”) paksuutta, mikä kuluttaa litiumioneja, lisää sisäistä vastusta ja vähentää akun kapasiteettia. Tämä hajoaminen tuottaa myös kaasuja, jotka lisäävät sisäistä painetta ja aiheuttavat turvallisuusriskin. Kuten taulukosta 3.1 käy ilmi, samassa varaustilassa (40 %) varastoidut litiumioniakut menettävät kapasiteetistaan eri prosenttiosuuksia vuoden aikana vaihtelevissa lämpötiloissa.
Heikentymisaste kasvaa lämpötilojen noustessa, ja äärimmäiset lämpötilat kiihdyttävät merkittävästi kapasiteettihäviötä. Esimerkiksi 25 °C:n lämpötilan nousu 0 °C:sta 25 °C:een johtaa vain 2 %:n kapasiteettihäviöön, kun taas 20 °C:n lämpötilan nousu 40 °C:sta 60 °C:een johtaa 10 %:n kapasiteettihäviöön.
Taulukko 3.1
Yli 30 °C:n lämpötilat ovat litiumioniakuille stressaavia ja voivat lyhentää niiden käyttöikää merkittävästi. 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 SOC johtaa korkeampaan OCV:hen. 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 varaustila-arvoilla kymmenen vuoden varastointijakson aikana. Litiumioniakkujen jäljellä oleva kapasiteetti pienenee nopeammin varaustilan (SOC) kasvaessa.
Kuva 3.3
Akun heikkenemisen minimoimiseksi ja akun käyttöiän pidentämiseksi on suositeltavaa pitää litiumioniakut kohtuullisella varaustilalla. On suositeltavaa ladata tai purkaa litiumioniakut noin 50 %:n varaustilaan ennen säilytystä.
3.2 Syklisessä käytössä
1) Lämpötila
Vaikka kohonnut lämpötila akun käytön aikana voi tilapäisesti parantaa suorituskykyä, pitkäaikainen lataus/lataus korkeissa lämpötiloissa lyhentää akun käyttöikää. Esimerkiksi 30 °C:ssa käytetyn akun lataus/latauskertojen kesto on 20 % lyhyempi, kun taas 45 °C:ssa akun kesto 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.
Litium-polymeerikennojen purkauskapasiteetti vaihtelee lämpötilan mukaan, ja matalissa lämpötiloissa (0 °C, -10 °C, -20 °C) havaitaan pienempiä kapasiteetteja verrattuna korkeampiin lämpötiloihin (25 °C, 40 °C, 60 °C). Litiumioniakkujen lataaminen matalissa lämpötiloissa (alle 15 °C) voi johtaa litiumpinnoitteeseen litiumionien hitaamman liittymisen 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 saavuttamiseksi. Valmistajat kuitenkin suosittelevat hieman korkeampaa, 27 °C:n lämpötilaa, kun 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 lyhentää akun käyttöikää.
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 syklillä. Kapasiteetin menetyksen välttämiseksi on suositeltavaa välttää syväpurkauksia akkuja vaihdettaessa. Litiumioniakkujen osittaiset purkaukset ja lataukset pidentävät niiden käyttöikää.
Valmistajat luokittelevat akut tyypillisesti 80 %:n DOD-kaavan mukaisesti, mikä tarkoittaa, että vain 80 % syötetystä energiasta käytetään käytön aikana, kun taas loput 20 % varataan akun käyttöiän pidentämiseen. Vaikka DOD-arvon pienentäminen voi pidentää akun käyttöikää, liian alhainen DOD 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 heikentää kapasiteettia ja voi vahingoittaa akkua, mikä lisää tulipalon tai räjähdyksen riskiä.
Kuva 3.6
Kuva 3.6 havainnollistaa kapasiteetin laskua korkeilla latausjännitteillä (&(gt; 4,2 V/kenno) ja osoittaa, että korkeammat jännitteet johtavat nopeampaan kapasiteettihäviöön ja lyhyempään käyttöikään. Suositeltu latausjännite optimaalisen kapasiteetin ja turvallisuuden saavuttamiseksi on 4,2 V. Latausjännitteen alentaminen 70 mV:lla voi pienentää kokonaiskapasiteettia noin 10 %.
Taulukko 3.2 osoittaa, että latausjakson kesto on pisin 3,90 V:n latausjännitteellä (2400–4000 sykliä) ja puolittuu aina, kun latausjännitettä nostetaan 0,10 V:lla 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:n purkamista kennoa kohden tulisi välttää, ja 3,92 V:n latausjännite on optimaalinen pisimmän käyttöiän saavuttamiseksi. Tästä syystä Power Queen ei suosittele... LiFePO4-akun lataaminen lyijyhappolaturilla, koska sen jännite ei riitä asianmukaiseen lataukseen. Alta löydät suositellun latausjännitemuodon 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 suuret energian varastointijärjestelmät käyttävät matalampaa jännitekynnystä akun käyttöiän pidentämiseksi. Sovelluksesta riippumatta litiumioniakkujen ylilataaminen voi lyhentää niiden käyttöikää merkittävästi ja aiheuttaa turvallisuusriskejä, kuten tulipaloja tai räjähdyksiä, ja vaatii siksi huolellista hallintaa.
4) Latausvirta/C-nopeus
Litiumioniakkujen korkeilla C-nopeuksilla esiintyy useita negatiivisia vaikutuksia, kuten lisääntynyt sisäinen vastus, käytettävissä olevan energian menetys, turvallisuusongelmat ja peruuttamaton kapasiteetin menetys.
Merkittävä seuraus korkeista C-nopeuksista on litiumpinnoitus. Kun litiumioniakkua ladataan suurella virralla, litiumionit siirtyvät nopeasti, mikä johtaa litiumin kertymiseen anodin pinnalle ja metallisen litiumin muodostumiseen. Tämä prosessi voimistuu entisestään, kun akkuja 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 energiaa lämmöksi. Jos C-nopeus ylittää akun suositellun arvon, kohonnut lämpötila voi rasittaa akkua, mikä johtaa vaurioihin ja kiihdyttää kapasiteetin menetystä.
5) Syklitaajuus
Litiumioniakkujen tiheä latauksen ja latauksen kesto, erityisesti neljä tai useampi kerta päivässä, voi johtaa mekaaniseen rasitukseen ja edistää kiinteän elektrolyyttirajapinnan (SEI) kasvua.
Syklin aikana litiumioniakut menettävät sekä positiiviset että negatiiviset litiumreaktiokohdat elektrodeilla, mikä vähentää niiden kapasiteettia. SEI-kerroksen kertyminen lisää akun sisäistä vastusta ja vähentää sen sähkönjohtavuutta ja ladattavuutta.
SEI-kerroksen paksuuntuminen, litiumin reaktiokohtien väheneminen ja muut kemialliset muutokset litiumioniakuissa johtavat kapasiteetin menetykseen ja lopulta akun vikaantumiseen. Vaikka tästä aiheesta ei ole olemassa suoranaista tutkimusta, oletetaan, 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 näitä 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 uudelleenlataus: Litiumioniakkujen osittainen purkaminen ja uudelleenlataus voi pidentää niiden käyttöikää. Vältä syväpurkauksia tietyn lämpötilan yläpuolella. 50% Puolustusministeriö pidentää akun käyttöikää.
Pidä varaustaso kohtuullisena: Äärimmäiset varaustasot 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 (Original Equipment Manufacturer) -latureita: Käyttämällä OEM-latureita, jotka on erityisesti suunniteltu litiumioniakuille, varmistetaan, 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. Yleensä 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 ohjeita akun huollosta ja latauksesta.
2. Kuinka kauan litium-akut kestävät matkailuautossa?
Hyvin hoidettu Litium-akku matkailuautossal Ne kestävät tyypillisesti 5–7 vuotta tai pidempään. 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 akun 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 turvallisempina kuin perinteisiä litiumioniakkuja (Li-ion). 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 kapasiteettihäviötä, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat pitkäikäistä 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 energianvarastointikapasiteetti ja alhaisempi itsepurkautumisnopeus. Ne vaativat myös vähemmän huoltoa ja niillä on pidempi käyttöikä. Vaikka ne ovat aluksi kalliimpia, niiden tarjoamat kokonaissäästöt ovat huomattavat. Siksi pidämme litiumioniakkuja kannattavana sijoituksena. Ne tarjoavat luotettavan ja vaivattoman tavan varastoida suuria määriä energiaa, mikä voi olla erityisen hyödyllistä silloin, kun sitä eniten tarvitaan.
