[Teljes útmutatás] Meddig tartanak a lítium akkumulátorok?
Tartalomjegyzék
1. rész. Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?
2. rész. Mennyi ideig tartanak a lítium-ion akkumulátorok?
3. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők
5. rész. Gyakran ismételt kérdések a lítium-ion akkumulátorokkal kapcsolatban
6. rész. Érdemes lítium-ion akkumulátorokba fektetni?
1. rész. Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?
Lítium-ion akkumulátorok, beleértve Lítium-vas-foszfát akkumulátorok (LiFePO4), újratölthetők és lítium-ion akkumulátort használnak elektrolitjuk fő összetevőjeként. A LiFePO4 akkumulátorok számos előnnyel rendelkeznek más akkumulátortípusokkal szemben, mint például a hosszabb élettartam, a nagyobb hatásfok és energiasűrűség, az alacsonyabb karbantartási igény, a nagyobb biztonság és a környezetbarát jelleg. Ezek a tulajdonságok ideálissá teszik őket hálózaton kívüli energiarendszerekhez, nagy teljesítményű alkalmazásokhoz és mobilitási megoldásokhoz.
A lítium-ion akkumulátorokat gyakran használják indítóakkumulátorként járművekben nagy energiasűrűségük és kis súlyuk miatt. Erre az alkalmazásra jól alkalmasak, mivel rövid, nagy áramerősségű impulzust tudnak leadni a motor beindításához. Az indítóakkumulátorként használt lítium-ion akkumulátorok általában alacsonyabb kapacitással rendelkeznek, és a károsodás elkerülése érdekében nem szabad túlságosan lemeríteni őket.
A LiFePO4 akkumulátorok ezzel szemben kiváló mélykisülésű akkumulátorok. Tolerálják a gyakori mélykisüléseket, így ideálisak megújuló energia tárolására és más mélykisülési alkalmazásokhoz. A Li-ion akkumulátoroknál hosszabb ciklus-élettartammal a LiFePO4 akkumulátorok hosszabb ideig képesek nagy teljesítményű alkalmazásokat biztosítani. Tudjon meg többet a két akkumulátortípus közötti különbségekről a következő címen: Tengeri mélyciklusú és indító akkumulátor.
2. rész. Mennyi ideig tartanak a lítium-ion akkumulátorok?
Egy szabványos lítium-ion akkumulátor átlagosan két-három évig tart, a használattól függően. Megfelelő karbantartással és a gyártó utasításainak betartásával azonban ez az élettartam akár öt évre is meghosszabbítható. A lítium-ion akkumulátorok hőmérséklet-érzékenyek, és a magas hőmérséklet jelentősen lerövidítheti az élettartamukat. Ezért fontos, hogy a lítium-ion akkumulátort hűvös, száraz helyen tárolja, hogy elkerülje a hőhatást és meghosszabbítsa az élettartamát.
A LiFePO4 akkumulátorok egy fejlettebb és fenntarthatóbb típusú lítium-ion akkumulátor, amely egyre népszerűbb az iparágban. Ezek az akkumulátorok hosszabb élettartammal rendelkeznek, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, és akár 10 évig vagy tovább is kitarthatnak.Ezenkívül a LiFePO4 akkumulátorok rendkívül stabilak és biztonságosak, megbízhatóbb és fenntarthatóbb megoldást kínálva a hálózaton kívüli energiaellátáshoz és a mobilitási alkalmazásokhoz.
A LiFePO4 akkumulátorok egyik fő előnye, hogy több töltési és kisütési ciklust bírnak ki. Míg a hagyományos Li-ion akkumulátorok akár 500-1000 ciklust is kibírnak, a LiFePO4 akkumulátorok akár 2000 ciklust is kibírnak, így hosszú távon tartósabb és költséghatékonyabb megoldást jelentenek. A LiFePO4 akkumulátor a következőtől: Erőkirálynő 4000 és 15 000 ciklus között képesek ellenállni, és több mint 10 éves élettartammal rendelkeznek, így ideális alternatívát jelentenek az ólomakkumulátorokkal szemben. Ezenkívül a LiFePO4 akkumulátorok sokkal biztonságosabbak, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, mivel kémiai összetételük miatt kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre vagy a robbanásra.
A Power Queen kiváló minőségű LiFePO4 akkumulátorokat kínál, amelyeket hosszabb élettartamra, nagyobb hatékonyságra és fenntarthatóságra terveztek. Különböző méretű és kapacitású akkumulátorokat kínálunk, amelyek alkalmasak különféle hálózaton kívüli energiaellátási és mobilitási alkalmazásokhoz. A Power Queen büszke akkumulátorai minőségére és tartósságára, amelyeket alaposan tesztelünk az ügyfelek elégedettségének biztosítása érdekében.
3. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők
A tanulmány szerint A lítium-ion akkumulátorok degradációját befolyásoló tényezők vizsgálataÍme a lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők.
3.1 Tárolás közben
1) Hőmérséklet
Az akkumulátor kapacitásvesztésének fő oka tárolás közben a hőmérséklet, a magasabb hőmérséklet az elektródák és az elektrolit termikus bomlásához vezet.
Az elektrolit bomlása növeli az anódon található SEI (szilárd elektrolit határfelület) film vastagságát, lítiumionokat fogyaszt, növeli a belső ellenállást és csökkenti az akkumulátor kapacitását. Ez a bomlás olyan gázokat is felszabadít, amelyek növelik a belső nyomást és biztonsági kockázatot jelentenek. Amint a 3.1. táblázat mutatja, az azonos töltöttségi szinten (40%) tárolt lítium-ion akkumulátorok egy év alatt, különböző hőmérsékleteken eltérő százalékban veszítenek kapacitásukból.
A degradáció mértéke a magasabb hőmérséklettel növekszik, és a szélsőséges hőmérsékletek jelentősen felgyorsítják a kapacitásveszteséget. Például egy 25°C-os hőmérséklet-emelkedés 0°C-ról 25°C-ra csak 2%-os kapacitásveszteséget eredményez, míg egy 20°C-os emelkedés 40°C-ról 60°C-ra 10%-os kapacitásveszteséget eredményez.
3.1. táblázat
A 30°C feletti hőmérséklet megterhelő a lítium-ion akkumulátorok számára, és jelentős élettartam-csökkenéshez vezethet. Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat 5°C és 20°C közötti hőmérsékleten tárolni.
2) Töltési állapot (SOC)
Lítium-ion akkumulátorokban a nyitott áramkörű feszültség (OCV) a töltöttségi szint (SOC) növekedésével növekszik, amint azt a 3.2. ábra mutatja. Tárolás közben az akkumulátor magasabb nyitott áramkörű feszültsége (SOC) magasabb OCV-t eredményez. A magas OCV azonban szilárd elektrolit határfelület (SEI) növekedéséhez vezethet, és elektrolit oxidációt válthat ki a lítium-ion akkumulátorokban, ami kapacitásvesztést és megnövekedett belső ellenállást (IR) eredményez.
3.2. ábra
3. ábra.A 3. ábra a lítium-ion akkumulátorok eltérő degradációs sebességét mutatja különböző töltöttségi értékek mellett tízéves tárolási időszak alatt. A lítium-ion akkumulátorok fennmaradó kapacitása gyorsabban csökken a töltöttségi szint növekedésével.
3.3. ábra
Az akkumulátor romlásának minimalizálása és élettartamának meghosszabbítása érdekében ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat mérsékelt töltöttségi szinten tartani. Tárolás előtt ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat körülbelül 50%-os töltöttségi szintre tölteni vagy meríteni.
3.2 Ciklus közben
1) Hőmérséklet
Míg az akkumulátor működése közbeni magas hőmérséklet átmenetileg javíthatja a teljesítményt, a magas hőmérsékleten történő hosszan tartó ciklus-üzemmód lerövidíti az akkumulátor élettartamát. Például egy 30°C-on működő akkumulátor ciklus-élettartama 20%-kal csökken, míg 45°C-on az akkumulátor csak feleannyi ideig bírja, mint 20°C-on.
A gyártók 27°C-os névleges üzemi hőmérsékletet határoznak meg az akkumulátor élettartamának optimalizálása érdekében. Ezzel szemben a rendkívül alacsony hőmérséklet növeli a belső ellenállást és csökkenti a kisülési kapacitást. Egy olyan akkumulátor, amely 27°C-on 100%-os kapacitást kínál, -18°C-on csak 50%-os kapacitással fog rendelkezni.
A lítium-polimer cellák kisülési kapacitása a hőmérséklettől függ, alacsony hőmérsékleten (0°C, -10°C, -20°C) alacsonyabb kapacitások figyelhetők meg, mint magasabb hőmérsékleten (25°C, 40°C, 60°C). A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékleten (15°C alatt) történő töltése lítiumrétegképződéshez vezethet a lítiumionok lassabb interkalációja miatt, ami a belső ellenállás növelésével és a kisülési kapacitás további csökkentésével felgyorsítja az akkumulátor degradációját.
3.4. ábra
A lítium-ion akkumulátorok élettartamának és teljesítményének maximalizálása érdekében ajánlott mérsékelt hőmérsékleten üzemeltetni őket. A maximális élettartamhoz 20°C vagy valamivel az alatti hőmérséklet az optimális. A gyártók azonban valamivel magasabb, 27°C-os hőmérsékletet javasolnak, ha maximális akkumulátor-üzemidőre van szükség.
2) Kisülési mélység (DOD)
A kisülési mélység (DOD) jelentős hatással van a lítium-ion akkumulátorok élettartamára. A mélykisülések nyomást hoznak létre a cellákban és károsítják a negatív elektródákat, felgyorsítva a kapacitásvesztést és növelve a cellakárosodás kockázatát. Amint a 3.5. ábra mutatja, a nagyobb kisülési mélység rövidebb akkumulátor-élettartamot eredményez.
3.5. ábra
Az 50%-nál nagyobb kisülési mélységeket mélykisülésnek nevezzük. Amikor egy lítium-ion akkumulátor feszültsége 4,2 V-ról 3,0 V-ra csökken, energiájának körülbelül 95%-a elfogy, ami folyamatos ciklus mellett a lehető legrövidebb akkumulátor-élettartamot eredményezi. A kapacitásvesztés elkerülése érdekében ajánlott kerülni a mélykisüléseket az akkumulátorcsere során. A lítium-ion akkumulátorok részleges kisütése és újratöltése segít meghosszabbítani élettartamukat.
A gyártók jellemzően a 80%-os DOD-képlet szerint osztályozzák az akkumulátorokat, ami azt jelenti, hogy a bevitt energia mindössze 80%-át hasznosítják használat közben, míg a fennmaradó 20%-ot az akkumulátor élettartamának meghosszabbítására tartják fenn. Míg a DOD-érték csökkentése meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát, a túl alacsony DOD-érték elégtelen akkumulátor-üzemidőt eredményezhet, és megakadályozhatja bizonyos feladatok elvégzését.Lítium-ion akkumulátorok esetében a maximális élettartam és az optimális üzemidő eléréséhez körülbelül 50%-os DOD-érték ajánlott.
3) Töltési feszültség
A lítium-ion akkumulátorok nagy kapacitást és hosszabb üzemidőt érhetnek el magas töltési feszültséggel. A teljes töltésük azonban nem ajánlott, mivel ez lítium bevonatot okozhat, ami kapacitásvesztést és az akkumulátor károsodását okozhatja, növelve a tűz- vagy robbanásveszélyt.
3.6. ábra
A 3.6. ábra a kapacitáscsökkenést szemlélteti magas töltési feszültségek (> 4,2 V/cella) mellett, és azt mutatja, hogy a magasabb feszültségek gyorsabb kapacitásvesztést és rövidebb akkumulátor-élettartamot eredményeznek. Az optimális kapacitás és biztonság érdekében ajánlott töltési feszültség 4,2 V. A töltési feszültség 70 mV-os csökkenése körülbelül 10%-kal csökkentheti a teljes kapacitást.
A 3.2. táblázat azt mutatja, hogy a ciklusidő 3,90 V töltési feszültségnél a leghosszabb (2400-4000 ciklus), és a 3,90 V és 4,30 V közötti tartományban a töltési feszültség minden 0,10 V-os növekedésével a felére csökken.
3.2. táblázat
Az akkumulátor jelentős romlásának elkerülése érdekében a lítium-ion akkumulátorokat 4,10 V alatti feszültségen kell tölteni. Bár az alacsonyabb töltési feszültség meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát, rövidebb üzemidőt eredményez. Továbbá kerülni kell a 2,5 V/cella alatti kisütést, és a 3,92 V töltési feszültség az optimális a leghosszabb akkumulátor-élettartam eléréséhez. Emiatt a Power Queen nem javasolja... Lifepo4 akkumulátor töltése ólom-savas töltővel, mivel a feszültsége nem elegendő a megfelelő töltéshez. Az alábbiakban a különböző mélyciklusú akkumulátorrendszerek ajánlott töltési feszültségének formátumát láthatja.
Az ajánlott töltési feszültség a mélyciklusú akkumulátorrendszer típusától függ. Elektronikus eszközök, például laptopok és mobiltelefonok esetében magasabb feszültségküszöbértéket használnak az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében. Ezzel szemben a műholdak vagy elektromos járművek nagyméretű energiatároló rendszerei esetében alacsonyabb feszültségküszöbértéket állítanak be az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében. Az alkalmazástól függetlenül a lítium-ion akkumulátorok túltöltése jelentősen lerövidítheti élettartamukat, és biztonsági kockázatokat, például tüzet vagy robbanást okozhat, ezért gondos kezelést igényel.
4) Töltési áram/C-sebesség
A lítium-ion akkumulátorok számos káros hatást tapasztalnak magas C-arányok esetén, beleértve a megnövekedett belső ellenállást, a rendelkezésre álló energia elvesztését, a biztonsági aggályokat és a visszafordíthatatlan kapacitásvesztést.
A magas C-arányok egyik fontos következménye a lítiumbevonatképződés. Amikor egy lítium-ion akkumulátort nagy áramerősséggel töltenek, a lítiumionok gyorsan vándorolnak, ami lítium felhalmozódásához vezet az anód felületén, és fémlítiumot képez. Ez a folyamat tovább súlyosbodik, ha az akkumulátorokat alacsony hőmérsékleten vagy magas töltöttségi állapotban (SOC) gyorsan töltik.
A lerakódott lítium a gravitáció hatására dendrites szerkezeteket képezhet, növelve az akkumulátor önkisülési sebességét. Súlyos esetekben ez rövidzárlatokhoz és potenciális tüzekhez vezethet. Továbbá a magas töltési és kisütési áramok hozzájárulnak a nagyobb energiaveszteséghez a belső ellenállás miatt, amely az energiát hővé alakítja. Ha a C-sebesség meghaladja az akkumulátor ajánlott értékét, a megnövekedett hőmérséklet terhelheti az akkumulátort, károsodást okozhat és felgyorsíthatja a kapacitásvesztést.
5) Ciklusfrekvencia
A lítium-ion akkumulátorok gyakori töltése, különösen, ha naponta négyszer vagy többször ismétlik, mechanikai igénybevételhez vezethet, és elősegítheti a szilárd-elektrolit határfázisú (SEI) réteg növekedését.
Ciklus közben a lítium-ion akkumulátorok elveszítik mind a pozitív, mind a negatív lítium helyeket az elektródákon, csökkentve ezzel kapacitásukat. Az SEI réteg felhalmozódása növeli az akkumulátor belső ellenállását, és csökkenti az elektronikus vezetőképességet és a töltési kapacitást.
Az SEI réteg megvastagodása, a lítium reakcióhelyek csökkenése és egyéb kémiai változások a lítium-ion akkumulátorokban kapacitásvesztéshez és végül akkumulátor-meghibásodáshoz vezetnek. Bár nincsenek konkrét kutatások, amelyek közvetlenül foglalkoznának ezzel a problémával, úgy vélik, hogy a magas ciklusgyakoriság felgyorsítja az akkumulátor degradációját a gyakori használat által keltett magas hőmérsékletek miatt.
A lítium-ion akkumulátorok folyamatos terhelés alatt tartása megfelelő hűtési idő nélkül kémiai stresszt okozhat, ami az elektrolitok és az elektródák bomlásához vezethet.
4. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbítására szolgáló módszerek
A lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbítása érdekében a következő irányelveket kell követni:
Tartsa az akkumulátort mérsékelt hőmérsékleten: A magas hőmérséklet lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. A lítium-ion akkumulátorokat 5°C és 20°C közötti mérsékelt hőmérsékleten ajánlott tárolni vagy használni.
Részleges kisütés és újratöltés: A lítium-ion akkumulátorok részleges kisütése és újratöltése meghosszabbíthatja élettartamukat. Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében kerülje az 50%-os DOD feletti mélykisütést.
Mérsékelt töltöttségi szint (SOC) fenntartása: A szélsőséges SOC-értékek kapacitásvesztéshez és az akkumulátor élettartamának lerövidítéséhez vezethetnek. A lítium-ion akkumulátorok mérsékelt töltöttségi szintjének fenntartása minimalizálja a degradációt és meghosszabbítja élettartamukat.
Kerülje a hőhatást: A használat vagy tárolás során fellépő magas hőmérséklet növelheti az SEI vastagságát és elektrolit oxidációt okozhat, ami kapacitásvesztéshez és élettartam-csökkenéshez vezethet.
Az elemeket helyesen tároljaHasználaton kívül: A lítium-ion akkumulátorokat körülbelül 50%-os töltöttségi szinten tárolja, és használaton kívül védje meg őket a szélsőséges hőmérsékletektől és páratartalomtól.
Kerülje a gyors töltést és kisütést: A gyors töltés és kisütés túlzott hőt termel, ami idővel károsíthatja az akkumulátor belső alkatrészeit, és lerövidítheti az akkumulátor élettartamát.
Használjon OEM (eredeti berendezésgyártó) töltőket: A kifejezetten lítium-ion akkumulátorokhoz tervezett OEM töltők használata biztosítja, hogy azok a megfelelő feszültséget és áramerősséget kapják, megakadályozva a károsodást és meghosszabbítva élettartamukat. A Power Queen megfelelő töltőket kínál. LiFePO4 akkumulátortöltők LiFePO4 lítium akkumulátorok töltésére.
5. rész. Gyakran ismételt kérdések a lítium-ion akkumulátorral kapcsolatban
1. Mennyi ideig bírják a lítium akkumulátorok az autókban?
Az autókban található lítium akkumulátorok élettartama számos tényezőtől függ, beleértve az akkumulátor minőségét, a használati szokásokat és a környezeti feltételeket. Általánosságban elmondható, hogy egy jól karbantartott lítium akkumulátor egy autóban 8-10 évig, vagy akár tovább is kitarthat.
Az akkumulátor élettartama azonban jelentősen változhat a jármű használatától, a töltési szokásoktól, a környezeti hőmérséklettől és a vezetési stílustól függően. Az akkumulátor maximális élettartamának és teljesítményének biztosítása érdekében fontos betartani a gyártó akkumulátor-karbantartási és töltési irányelveit.
2. Mennyi ideig bírják a lítium akkumulátorok egy lakóautóban?
Egy jól karbantartott Lítium akkumulátor egy lakóautóbanl jellemzően 5-7 évig vagy tovább tartanak. A Power Queen lítium akkumulátorok akár 4000-15 000 ciklus élettartammal több mint 10 évig is kitarthatnak.
3. Mennyi ideig bírja egy lítium akkumulátor újratöltés nélkül?
Az, hogy egy lítium-ion akkumulátor meddig bírja újratöltés nélkül, számos tényezőtől függ, beleértve az akkumulátor kapacitását, a benne lévő eszközt és az eszköz energiafogyasztását. Átlagosan a legtöbb lítium-ion akkumulátor 2-10 évig bírja újratöltés nélkül, a tárolási körülményektől függően. Ez az idő azonban változhat a hőmérséklettől, a használati szokásoktól és a tárolási körülményektől függően. A megfelelő tárolás és az ajánlott töltöttségi szint (SOC) fenntartása elengedhetetlen az élettartam maximalizálásához. Még használaton kívül is, a lítium-ion akkumulátorok idővel elveszíthetik a töltésüket, és használat előtt újra kell tölteni őket.
4. Biztonságosabb a LiFePO4 akkumulátor, mint a lítium-ion akkumulátor?
Igen, a lítium-vas-foszfát (LiFePO4 vagy LFP) akkumulátorokat biztonságosabbnak tekintik, mint a hagyományos lítium-ion (Li-ion) akkumulátorokat. Ez a stabilabb kémiai összetételüknek köszönhető, ami miatt kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre, a hőmegfutásra és egyéb biztonsági problémákra.
A LiFePO4 akkumulátorok esetében kisebb a hőmegfutás kockázata, mivel alacsonyabb a belső ellenállásuk, ami azt jelenti, hogy kevesebb hőt termelnek, csökkentve a cellakárosodás vagy -robbanás valószínűségét. Ezenkívül nagyobb hőstabilitást kínálnak, és kapacitásveszteség nélkül bírják a magas hőmérsékletet, így ideálisak olyan alkalmazásokhoz, amelyek folyamatos és megbízható áramforrást igényelnek.
6. rész. Megéri maga a beruházás ban Lítium-ion akkumulátorok?
Az elavult ólom-savas akkumulátorokhoz képest A lítium-ion akkumulátorok tagadhatatlanul jobb választásnak bizonyulnak. Könnyebbek, nagyobb energiatároló kapacitással és alacsonyabb önkisülési sebességgel rendelkeznek. Kevesebb karbantartást is igényelnek, és hosszabb az élettartamuk. Bár kezdetben drágábbak lehetnek, az összmegtakarítás jelentős. Ezért a lítium-ion akkumulátorokat értékes befektetésnek tartjuk. Megbízható és problémamentes módot kínálnak nagy mennyiségű energia tárolására, ami különösen hasznos lehet, amikor a legnagyobb szükség van rá.
