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Maximierung der Leistung mit LiFePO4-Batterien: Ein Vergleich zu Bleibatterien

Maximiser les performances avec les batteries LiFePO4 : une comparaison avec les batteries au plomb

, par PQ DE, 18 min temps de lecture

Le choix de la bonne batterie est crucial pour de nombreuses applications, par ex. b pour les systèmes d'énergie solaire, les véhicules électriques et les applications marines. Deux des types de batteries les plus populaires sont les batteries LiFePO4 et les batteries au plomb. Dans cet article, nous examinons les différences entre les batteries LiFePO4 et les batteries au plomb et expliquons pourquoi LiFePO4 est la meilleure option.

Annonce : Toutes les données proviennent du laboratoire Power Queen.

Exemple de produit :

LFP-50 : Batterie Power Queen 12,8 V 50 Ah LiFePO4

LFP-100 : Batterie Power Queen 12,8 V 100 Ah LiFePO4

 

Résumé de la comparaison

Batterietype

Batterie au plombn

Batteries LiFePO4 B

VRLA-50AH

VRLA-100AH

12V50Ah

12V100Ah

Densité énergétique

faible

faible

3 fois plus que une batterie au-plomb 

3 fois plus que une batterie au-plomb 

Résistance interne et autodécharge

élevé

élevé

faible

faible

Taux de décharge

mauvais

mauvais

bien

bien

Tolérance de température

mauvais

mauvais

bien

bien

Durée de vie

300

300

4000

4000

 

Densité énergétique – comparaison du poids, de la taille et de la capacité

Lors de la sélection d'une batterie, son poids et sa taille sont des facteurs importants à prendre en compte, en particulier dans les applications où la portabilité est importante. Dans cette comparaison, nous examinons le poids, les dimensions, les spécifications du modèle et la densité énergétique des batteries VRLA et LFP.

Type de batterie

Poidskg

Dimension(cm3

Modèle

Densité énergétique (Ah/kg)

VRLA-50

15,15

23*13,8*21,1

12V55Ah

3,63

VRLA-100

27h40

33*17,1*21,4

12V100Ah

3,65

VRLA2-100

28.11

33*17,1*21,4

12V100Ah

3,56

LFP-50

4,98

17*19*17

12V50Ah

10.04

LFP-100

9,85

32*17*21

12V100Ah

10,15

 

Dans cette comparaison, nous avons examiné cinq batteries différentes : VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH et LFP-100AH. Le poids de ces batteries variait de 10,97 lb pour le LFP-50AH à 60,4 lb pour le VRLA-100AH. Les dimensions des batteries variaient également, avec des tailles allant de 6,7 x 7,5 x 6,7 pouces pour le LFP-50AH à 13 x 6,7 x 8,42 pouces pour les VRLA-100AH ​​​​et VRLA2-100AH.

Les spécifications des modèles différaient également entre les batteries, avec des valeurs de tension et de capacité allant de 12 V 50 Ah pour le LFP-50 AH à 12 V 100 Ah pour les VRLA-100 AH et LFP-100 AH. Enfin, nous avons comparé la densité énergétique de chaque batterie en Ah/kg, les batteries LFP ayant des densités énergétiques nettement plus élevées que les batteries VRLA. Dans l’ensemble, lors de la sélection d’une batterie, il est important de prendre en compte à la fois le poids et la densité énergétique pour garantir que la batterie est adaptée à votre application spécifique.

Comparaison des capacités de décharge des taux

La capacité de décharge nominale fait référence à la quantité maximale de courant qu'une batterie peut décharger sur une période de temps donnée, généralement exprimée en ampères (A) ou en multiple de la capacité de la batterie, par ex. b C/10 ou C/20. Il représente la capacité de la batterie à fournir de l'énergie à un taux spécifique, des taux plus élevés correspondant à une décharge plus rapide et des taux plus faibles correspondant à une décharge plus lente. La capacité de décharge est une caractéristique de performance importante d'une batterie, en particulier pour les applications où une puissance de sortie élevée est requise, telles que : b Véhicules électriques ou outils électriques.

Par rapport aux batteries LFP, les batteries LA ont une stabilité de tension bien pire pendant la décharge.

Chaque courbe du graphique illustre les effets d'une décharge à un taux de 0,2 C sur la stabilité de la tension, la tension de la batterie au plomb tombant rapidement et la batterie LFP ayant une stabilité bien plus grande.

Comparaison de la résistance interne et de l'autodécharge

La résistance interne est une propriété importante d’une batterie qui peut affecter ses performances. Lorsqu'une batterie est utilisée, le flux de courant électrique crée de la chaleur à l'intérieur de la batterie en raison de la résistance qu'elle fournit. Cette chaleur peut entraîner une perte d’énergie et réduire l’efficacité globale de la batterie. Une résistance interne plus élevée signifie également que plus de puissance est nécessaire pour transmettre la même quantité de courant à travers la batterie, ce qui peut entraîner une chute de tension et une réduction de la capacité de la batterie.

VRLA-50

VRLA-100

VRLA2-100

LFP-50

LFP-100

Résistance interne(mΩ)

7,95

5.23

4 553

1

1

 

Nous pouvons voir que les batteries au plomb ont une résistance interne très élevée. En raison de leur conception et de leur composition chimique, les batteries au plomb ont une résistance interne élevée. Les plaques à l’intérieur de la batterie sont en plomb, qui a une conductivité relativement faible par rapport à d’autres métaux comme le cuivre. De plus, l’électrolyte utilisé dans les batteries au plomb est une solution diluée d’acide sulfurique, qui présente une résistance relativement élevée par rapport aux autres types d’électrolytes. Ces facteurs contribuent à la résistance interne globalement élevée des batteries au plomb, ce qui peut affecter leurs performances et leur efficacité.

L'autodécharge est un autre facteur important qui affecte les performances d'une batterie. Même lorsqu’une batterie n’est pas utilisée, elle perd progressivement sa charge en raison de réactions chimiques au sein de la batterie. Le taux d'autodécharge peut varier en fonction du type et de l'âge de la batterie, ainsi que d'autres facteurs tels que la température et les conditions de stockage. L'autodécharge peut être un problème dans les appareils qui ne sont pas utilisés fréquemment, car la batterie peut perdre sa charge avant de pouvoir être réutilisée. Cela peut également réduire la capacité globale de la batterie au fil du temps, ce qui peut affecter ses performances et sa durée de vie.

 

Type

Jour 1

Jour 6

Jour 11

Jour 16

Jour 21

Jour 26

Jour 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

13h25

13h25

100

13,20

13,20

13,20

13,19

13,20

13,19

13,19

 

La batterie LFP gagne à nouveau.

Selon les données, les batteries LiFePO4 ont une résistance interne nettement inférieure et une autodécharge inférieure à celle des batteries au plomb. Ces caractéristiques contribuent à la capacité supérieure et à la durée de vie plus longue des batteries LiFePO4.

Comparaison des tolérances de température

La tolérance de température fait référence à la plage de températures dans laquelle une batterie peut fonctionner de manière sûre et efficace. Les batteries sont sensibles à la température et une chaleur ou un froid extrême peuvent affecter considérablement leurs performances et leur durée de vie.

L'exposition d'une batterie à des températures en dehors de la plage spécifiée peut causer des dommages irréparables aux composants internes, entraînant une capacité réduite, une durée de vie plus courte et même des risques pour la sécurité tels qu'une fuite ou une explosion. En général, les températures élevées peuvent accélérer les réactions chimiques au sein de la batterie, entraînant une dégradation plus rapide et des performances réduites, tandis que les températures basses peuvent ralentir les réactions chimiques, rendant la batterie moins efficace et réduisant sa capacité.

Par conséquent, lors de la sélection et de l'utilisation des batteries, il est important de prendre en compte la tolérance de température du type de batterie spécifique et de s'assurer qu'elle fonctionne dans la plage de température recommandée. Cela peut contribuer à prolonger la durée de vie de la batterie et à maintenir ses performances et sa sécurité au fil du temps.

Voyons maintenant la comparaison de ces deux types de batteries.

Type

VRLA-100Ah

VRLA-50Ah

LFP-100

LFP-50

Tension initiale

13.05

13,15

13,19

13,19

80 ℃10 minutes

13,03

13,13

13,19

13,19

25℃10 minutes

13,03

13,14

13,19

13,20

80 ℃10 minutes

13,01

13,11

13,19

13,20

25℃10 minutes

13,00

13,11

13,20

13,20

80 ℃10 minutes

12,58

13,09

13,20

13,20

25℃10 minutes

12,57

13,10

13,20

13,20

La batterie LiFePO4 a une plus grande tolérance à la température que les batteries au plomb.

Test d'étanchéité

Étanche signifie que la batterie est conçue pour résister aux dommages causés par le contact avec l'eau ou d'autres liquides. Une batterie étanche est moins susceptible de souffrir de corrosion, de courts-circuits ou d'autres problèmes susceptibles de l'endommager si elle est exposée à l'humidité. Cependant, il est important de noter que les batteries étanches ne sont pas totalement à l’abri des dégâts d’eau et doivent néanmoins être manipulées avec prudence dans des environnements humides.

Rincez la batterie avec de l'eau pendant 10 minutes de chaque côté, puis mesurez la tension avant et après.

Batterie VRLA Batterie LFP
Avant 13,05V 13,19V
Après 13,01V 13,19V

 

Les batteries au plomb ont une mauvaise stabilité de tension avant et après.

Capacité de cyclage à haute température

Un cycle à haute température fait référence à l'exposition d'une batterie à des températures supérieures à la plage de fonctionnement recommandée pendant une période prolongée. Cela peut entraîner une dégradation accélérée de la batterie, entraînant une capacité réduite et une durée de vie plus courte. Cela peut également augmenter le risque de risques pour la sécurité tels que des fuites, des ressorts ou même un emballement thermique. Mettons maintenant les batteries à 55° (131°F) pour voir quelles sont leurs performances.

 

Conclusion : La stabilité du cycle des batteries LA est bien pire que celle des batteries LFP.

La capacité est indiquée par la courbe bleue et la santé est indiquée par la courbe rouge.

Notre modèle d'estimation de batterie suggère qu'une batterie avec un état de santé (SOH) de 80 % peut durer jusqu'à 300 cycles dans des conditions normales d'utilisation, tandis qu'une batterie LFP peut durer jusqu'à 4 000 cycles.

Nous considérons qu'une batterie contenant moins de 80 % de SOH est inacceptable selon nos normes.

Expérience de démontage pour observer la structure interne

Batterie au plomb

Il n'y a presque aucune protection à l'intérieur de la batterie LA, la valve d'air n'est qu'un manchon en caoutchouc qui peut être facilement retiré, et il n'y a aucune protection entre les cellules individuelles.

Le retrait du manchon en caoutchouc bleu expose directement la pièce polaire intérieure et l'électrolyte. Il n'y a aucune protection à l'intérieur.

 

Batterie LFP

À l'intérieur de la batterie LFP se trouvent des dispositifs de protection structurelle tels que des plaques de protection et un rembourrage en mousse dotés de diverses fonctions, et la structure interne des cellules individuelles internes est dotée d'une protection contre les courts-circuits.

Conclusion

En résumé, les batteries LiFePO4 constituent une excellente option pour alimenter les applications marines telles que les moteurs de pêche à la traîne, les véhicules électriques tels que les camping-cars et les systèmes solaires. Elles offrent plusieurs avantages par rapport aux batteries au plomb, notamment un poids léger, une durée de vie plus longue, une charge plus rapide, de meilleures performances, une sécurité et une absence d'entretien. Bien qu’ils puissent être plus chers au départ, leurs performances supérieures et leur durée de vie plus longue en font une option plus rentable à long terme. Si vous envisagez de remplacer votre moteur de pêche à la traîne ou la batterie de votre camping-car, investir dans une batterie LiFePO4 pourrait être un bon choix.

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