[Teljes útmutató] Mennyi ideig bírják 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. Megéri-e lítium-ion akkumulátorokba fektetni?
1. rész. Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?
Lítium-ion akkumulátorok, beleértve Lítium-vas-foszfát akkumulátorok (LiFePO4)A LiFePO4 akkumulátorok újratölthetők, és lítiumionokat használnak elektrolitjuk fő alkotóelemeként. Számos előnnyel rendelkeznek más akkumulátortípusokkal szemben, mint például a hosszabb élettartam, a nagyobb hatékonyság és energiasűrűség, a csökkentett 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 jellemzően alacsonyabb kapacitással rendelkeznek, és a károsodás elkerülése érdekében nem szabad teljesen lemeríteni őket.
Ezzel szemben a LiFePO4 akkumulátorok kivételesen jól alkalmasak mélykisütésre. Ellenállnak a gyakori mélykisüléseknek, ezért ideálisak megújuló energia tárolására és más mélykisülési alkalmazásokhoz. A lítium-ion akkumulátoroknál hosszabb ciklus-élettartammal a LiFePO4 akkumulátorok nagy teljesítményű alkalmazásokat tudnak biztosítani hosszabb ideig. Tudjon meg többet a két akkumulátortípus közötti különbségekről a [link a releváns oldalra] oldalon. Tengeri mélyciklusú és indító akkumulátor.
2. rész. Mennyi ideig tartanak a lítium-ion akkumulátorok?
Egy szabványos lítium-ion akkumulátor jellemzően két-három évig bírja, a használattól függően. Megfelelő karbantartással és a gyártó utasításainak betartásával azonban ez az élettartam akár öt évre is meghosszabbítható. A lítium-ion akkumulátorok érzékenyek a hőmérsékletre, 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 a lítium-ion akkumulátorok fejlettebb és fenntarthatóbb típusai, amelyek egyre népszerűbbek az iparágban. Ezek az akkumulátorok hosszabb élettartamúak, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, és akár 10 évig vagy tovább is eltarthatnak.Továbbá a LiFePO4 akkumulátorok rendkívül stabilak és biztonságosak, így megbízhatóbb és fenntarthatóbb megoldást jelentenek a hálózaton kívüli energiaellátás és a mobilitási alkalmazások számára.
A LiFePO4 akkumulátorok egyik fő előnye, hogy több töltési és kisütési ciklust bírnak ki. Míg a hagyományos lítium-ion akkumulátorok 500-1000 ciklust bírnak ki, 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 közötti ciklust bírnak, és több mint 10 éves élettartammal rendelkeznek, így ideális alternatívát jelentenek az ólomakkumulátorokkal szemben. Továbbá a LiFePO4 akkumulátorok sokkal biztonságosabbak, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, mivel kémiai összetételük miatt kevésbé érzékenyek a túlmelegedésre vagy a robbanásra.
A Power Queen kiváló minőségű LiFePO4 akkumulátorokat kínál, amelyeket hosszabb élettartamra, fokozott 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 szigorú tesztelésnek vetnek alá az ügyfelek elégedettségének biztosítása érdekében.
3. rész. A lítium-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezők
A tanulmány szerint A lítium-ion akkumulátorok degradációját befolyásoló tényezők vizsgálata, itt felsoroljuk azokat a tényezőket, amelyek befolyásolhatják a lítium-ion akkumulátorok élettartamát.
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 film („szilárd elektrolit határfelület”) vastagságát, ami lítiumionokat fogyaszt, növeli a belső ellenállást és csökkenti az akkumulátor kapacitását. Ez a bomlás olyan gázokat is termel, 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, változó hőmérsékleten, 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 mindössze 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 stresszes a lítium-ion akkumulátorok számára, és jelentősen csökkentheti az élettartamukat. 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 a 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 állapot (SOC) értékek mellett egy tízéves tárolási időszak alatt. A lítium-ion akkumulátorok fennmaradó kapacitása gyorsabban csökken a SOC érték növekedésével.
3.3. ábra
Az akkumulátor romlásának minimalizálása és az élettartam meghosszabbítása érdekében ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat mérsékelt töltöttségi szinten (SOC) tartani. Tárolás előtt ajánlott a lítium-ion akkumulátorokat körülbelül 50%-os töltöttségi szintre tölteni vagy meríteni.
3.2 Ciklikus működés közben
1) Hőmérséklet
Míg az akkumulátor működése közben a magas hőmérséklet átmenetileg javíthatja a teljesítményt, a magas hőmérsékleten történő hosszan tartó ciklus-üzemmód lerövidíti az akkumulátor élettartamát. Például egy 30°C-on üzemeltetett 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 magasabb hőmérsékletekhez (25°C, 40°C, 60°C) képest. A lítium-ion akkumulátorok alacsony hőmérsékleten (15°C alatt) történő töltése lítiumrétegképződéshez vezethet a lítiumionok lassabb beépülése 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 élettartam eléréséhez 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%-ot meghaladó 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 kapacitásveszteség elkerülése érdekében célszerű kerülni a mélykisüléseket az akkumulátorok cseréjekor. A lítium-ion akkumulátorok részleges kisütése és töltése hozzájárul élettartamuk meghosszabbításához.
A gyártók jellemzően a 80%-os DOD-képlet szerint osztályozzák az akkumulátorokat, ami azt jelenti, hogy a leadott energia mindössze 80%-át használják fel működés 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 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 feszültségeknél (&(gt; 4,2 V/cella), és azt mutatja, hogy a magasabb feszültségek gyorsabb kapacitásvesztést és rövidebb élettartamot eredményeznek. Az optimális kapacitás és biztonság érdekében ajánlott töltési feszültség 4,2 V. A töltési feszültség 70 mV-os csökkentése a teljes kapacitást körülbelül 10%-kal csökkentheti.
A 3.2. táblázat azt mutatja, hogy a ciklusidő 3,90 V töltési feszültségnél a leghosszabb (2400-4000 ciklus), és a töltési feszültség minden 0,10 V-os növekedésével a felére csökken a 3,90 V és 4,30 V közötti tartományban.
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 cellánként 2,5 V alatti kisütést, és a 3,92 V töltési feszültség az optimális a leghosszabb élettartam eléréséhez. Emiatt a Power Queen nem ajánlja... LiFePO4 akkumulátor töltése ólom-savas töltővel, mivel a feszültsége nem elegendő a megfelelő töltéshez. Az alábbiakban megtalálja a különböző mélyciklusú akkumulátorrendszerekhez ajánlott töltési feszültségformátumot.
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 nagy energiatároló rendszerei alacsonyabb feszültségküszöbértéket használnak 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 negatív hatást tapasztalnak magas C-aránynál, beleértve a megnövekedett belső ellenállást, a rendelkezésre álló energia elvesztését, a biztonsági aggályokat és a visszafordíthatatlan kapacitásvesztést.
A magas C-arányok egyik jelentős következménye a lítium bevonatképződés. Amikor egy lítium-ion akkumulátort nagy árammal töltenek, a lítiumionok gyorsan vándorolnak, ami lítium felhalmozódásához vezet az anód felületén és fémlítium képződéséhez. Ez a folyamat tovább fokozódik, 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 a belső ellenállás miatt nagyobb energiaveszteséghez járulnak hozzá, az energiát hővé alakítva. Ha a C-sebesség meghaladja az akkumulátor ajánlott értékét, a megnövekedett hőmérséklet terhelheti az akkumulátort, ami károsodáshoz és a kapacitásvesztés felgyorsulásához vezethet.
5) Ciklusfrekvencia
A lítium-ion akkumulátorok gyakori töltése/kikapcsolása, különösen, ha naponta négyszer vagy többször történik, mechanikai igénybevételhez vezethet, és elősegítheti a szilárd elektrolit határréteg (SEI) növekedését.
Egy ciklus során a lítium-ion akkumulátorok elveszítik mind a pozitív, mind a negatív lítium reakcióhelyeket az elektródákon, így csökkentve kapacitásukat. Az SEI réteg felhalmozódása növeli az akkumulátor belső ellenállását, és csökkenti az elektronikus vezetőképességét és újratölthetőségét.
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 témával, feltételezhető, hogy a magas ciklusfrekvencia felgyorsítja az akkumulátor degradációját a gyakori használat által generált magas hőmérsékletek miatt.
A lítium-ion akkumulátorok folyamatos, megfelelő hűtési idő nélküli terhelése 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 kövesse az alábbi irányelveket:
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 azok élettartamát. Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében kerülje az 50%-os kisütési mélység (DOD) feletti mélykisütéseket.
Mérsékelt töltöttségi szint (SOC) fenntartása: A szélsőséges SOC-szint kapacitásvesztéshez vezethet és lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. A lítium-ion akkumulátorok mérsékelt SOC-szinten tartása minimalizálja a degradációt és meghosszabbítja élettartamukat.
Kerülje a hőhatást: A használat vagy tárolás során a magas hőmérséklet növelheti az SEI vastagságát és az elektrolit oxidációját okozhatja, ami kapacitásvesztéshez és élettartam csökkenéséhez vezethet.
Az elemeket helyesen tároljaHasználaton kívül: A lítium-ion akkumulátorokat körülbelül 50%-os töltöttségi szinttel (SOC) tárolja, és használaton kívül védje 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. Általában egy jól karbantartott lítium akkumulátor egy autóban 8-10 évig, vagy akár tovább is kitarthat.
Az akkumulátor élettartama azonban jelentősen változhat a járműhasználattól, a töltési szokásoktól, a környezeti hőmérséklettől és a vezetési stílustól függően. A maximális élettartam és teljesítmény biztosítása érdekében fontos betartani a gyártó akkumulátor-karbantartásra és -töltésre vonatkozó irányelveit.
2. Mennyi ideig bírják a lítium akkumulátorok egy lakóautóban?
Egy jól karbantartott Lítium akkumulátor egy lakóautóbanl Általában 5-7 évig vagy tovább bírják. A Power Queen lítium akkumulátorok akár 4000-15000 ciklusos élettartammal több mint 10 évig is bírják.
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 időtartam azonban változhat a hőmérséklettől, a használati szokásoktól és a tárolási körülményektől függően. A megfelelő tárolás és az ajánlott töltöttségi szint (SOC) fenntartása kulcsfontosságú az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében. 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, ami csökkenti a cellakárosodás vagy -robbanás valószínűségét. Továbbá nagyobb hőstabilitást kínálnak, és kapacitásveszteség nélkül bírják a magas hőmérsékletet, így ideálisak olyan alkalmazásokhoz, amelyek hosszú élettartamú 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. Annak ellenére, hogy kezdetben drágábbak, az általuk nyújtott összmegtakarítás jelentős. Ezért a lítium-ion akkumulátorokat megéri befektetésnek tartjuk. Megbízható és problémamentes módot kínálnak nagy mennyiségű energia tárolására, ami különösen hasznos lehet, amikor a legnagyobb szükség van rá.
