Massimizzare la potenza con le batterie LifePO4: un confronto con le batterie a piombo
, Da PQ DE, 17 min tempo di lettura
La scelta della batteria giusta è fondamentale per molte applicazioni, ad esempio: Ad esempio per sistemi di energia solare, veicoli elettrici e applicazioni marine. Due dei tipi di batterie più diffusi sono le batterie LiFePO4 e quelle al piombo-acido. In questo articolo esamineremo le differenze tra le batterie LiFePO4 e quelle al piombo e spiegheremo perché le batterie LiFePO4 rappresentano la scelta migliore.
Annuncio: Tutti i dati sono tratti da Power Regina Laboratorio.
Esempio di prodotto:
LFP-50: Batteria Power Queen 12,8 V 50 Ah LiFePO4 Batteria
LFP-100: Regina della potenza 12,8 V 100 Ah Batteria LiFePO4
Riepilogo del confronto:
| batteriatipo | Batteria al piomboN | LiFePO4 Bbatterie | ||
| Batteria VRLA-50AH | Batteria VRLA-100AH | 12V50Ah | 12V100Ah | |
| Densità energetica | Basso | Basso | 3 Appena più alto COME Batteria al piombo | 3 Appena più alto COME Batteria al piombo |
| Resistenza interna E Autoscarica | alto | alto | Basso | Basso |
| valutare scarico | Cattivo | Cattivo | Bene | Bene |
| Tolleranza alla temperatura | Cattivo | Cattivo | Bene | Bene |
| vita | 300 | 300 | 4000 | 4000 |
Densità energetica – confronto tra peso, dimensioni e capacità
Quando si sceglie una batteria, il peso e le dimensioni della batteria sono fattori importanti da considerare, soprattutto nelle applicazioni in cui la mobilità è essenziale. In questo confronto esamineremo il peso, le dimensioni, le specifiche del modello e la densità energetica delle batterie VRLA e LFP.
| Tipo di batteria | Peso(kg） | Dimensione(cm3） | Modello | Densità energetica (Ah/kg) |
| VRLA-50 | 15.15 | Dimensioni: 23*13.8*21.1 | 12V55Ah | 3.63 |
| VRLA-100 | 27.40 | Dimensioni: 33*17.1*21.4 | 12V100Ah | 3.65 |
| VRLA2-100 | 28.11 | Dimensioni: 33*17.1*21.4 | 12V100Ah | 3.56 |
| LFP-50 | 4,98 | 17*19*17 | 12V50Ah | 10.04 |
| LFP-100 | 9,85 | Dimensioni: 32*17*21 | 12V100Ah | 10.15 |
In questo confronto abbiamo esaminato cinque batterie diverse: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH e LFP-100AH. Il peso di queste batterie variava da 10,97 libbre per la LFP-50AH a 60,4 libbre per la VRLA-100AH. Anche le dimensioni delle batterie variavano: da 6,7 x 7,5 x 6,7 pollici per la LFP-50AH a 13 x 6,7 x 8,42 pollici per la VRLA-100AH e la VRLA2-100AH.
Anche le specifiche del modello differivano tra le batterie, con valori di tensione e capacità che andavano da 12 V 50 Ah per la LFP-50 AH a 12 V 100 Ah per la VRLA-100 AH e la LFP-100 AH. Infine, abbiamo confrontato la densità energetica di ciascuna batteria in Ah/kg: le batterie LFP presentano densità energetiche significativamente più elevate rispetto alle batterie VRLA. In generale, quando si sceglie una batteria, è importante considerare sia il peso che la densità energetica per garantire che la batteria sia adatta alla propria applicazione specifica.
Confronto della capacità di scarico della velocità
La capacità di scarica rapida si riferisce alla quantità massima di corrente che una batteria può scaricare in un dato periodo di tempo, solitamente espressa in ampere (A) o come multiplo della capacità della batteria, ad esempio Ad esempio C/10 o C/20. Rappresenta la capacità della batteria di erogare energia a una determinata velocità: velocità più elevate corrispondono a una scarica più rapida, mentre velocità più basse corrispondono a una scarica più lenta. La capacità di scarica rapida è una caratteristica prestazionale importante di una batteria, soprattutto per le applicazioni in cui è richiesta un'elevata potenza di uscita, come: Ad esempio veicoli elettrici o utensili elettrici.
Rispetto alle batterie LFP, le batterie LA hanno una stabilità di tensione significativamente peggiore durante la scarica rapida.
Ogni curva nel grafico illustra l'effetto della scarica a una velocità di 0,2 C sulla stabilità della tensione, con la tensione della batteria al piombo che scende rapidamente e la batteria LFP che mostra una stabilità molto maggiore.
Confronto tra resistenza interna e autoscarica
La resistenza interna è una proprietà importante di una batteria che può influenzarne le prestazioni. Quando si utilizza una batteria, il flusso di corrente elettrica genera calore al suo interno a causa della resistenza che essa stessa offre. Questo calore può causare perdite di energia e ridurre l'efficienza complessiva della batteria. Una maggiore resistenza interna implica anche che è necessaria più potenza per far passare la stessa quantità di corrente attraverso la batteria, il che può causare un calo di tensione e una riduzione della capacità della batteria.
|
| VRLA-50 | VRLA-100 | VRLA2-100 | LFP-50 | LFP-100 |
| Resistenza interna (mΩ) | 7,95 | 5.23 | 4.553 | 1 | 1 |
Possiamo notare che le batterie al piombo hanno una resistenza interna molto elevata. Le batterie al piombo hanno un'elevata resistenza interna dovuta alla loro progettazione e alla loro chimica. Le piastre all'interno della batteria sono realizzate in piombo, che ha una conduttività relativamente bassa rispetto ad altri metalli come il rame. Inoltre, l'elettrolita utilizzato nelle batterie al piombo è una soluzione diluita di acido solforico, che presenta una resistenza relativamente elevata rispetto ad altri tipi di elettrolita. Questi fattori contribuiscono all'elevata resistenza interna complessiva delle batterie al piombo, che può influenzarne le prestazioni e l'efficienza.
L'autoscarica è un altro fattore importante che influenza le prestazioni di una batteria. Anche quando una batteria non viene utilizzata, perde gradualmente la sua carica a causa delle reazioni chimiche che si verificano al suo interno. La velocità di autoscarica può variare a seconda del tipo e dell'età della batteria, nonché di altri fattori quali la temperatura e le condizioni di conservazione. L'autoscarica può rappresentare un problema per i dispositivi che non vengono utilizzati frequentemente, poiché la batteria potrebbe perdere la carica prima di poter essere nuovamente utilizzata. Nel tempo può anche ridurre la capacità complessiva della batteria, il che può influenzarne le prestazioni e la durata.
| tipo | giorno 1 | giorno 6 | giorno 11 | giorno 16 | giorno 21 | giorno 26 | giorno 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 | |
|
Domanda di Pagamento | 50 | 13.27 | 13.27 | 13.27 | 13.26 | 13.26 | 13.25 | 13.25 |
| 100 | 13.20 | 13.20 | 13.20 | 13.19 | 13.20 | 13.19 | 13.19 | |
Secondo i dati, le batterie LiFePO4 hanno una resistenza interna notevolmente inferiore e un'autoscarica inferiore rispetto alle batterie al piombo-acido. Queste proprietà contribuiscono alla maggiore capacità e alla maggiore durata delle batterie LiFePO4.
Confronto della tolleranza alla temperatura
La tolleranza alla temperatura si riferisce all'intervallo di temperatura entro il quale una batteria può funzionare in modo sicuro ed efficace. Le batterie sono sensibili alla temperatura e il caldo o il freddo estremi possono comprometterne notevolmente le prestazioni e la durata.
L'esposizione della batteria a temperature al di fuori dell'intervallo specificato può causare danni irreparabili ai componenti interni e comportare una riduzione della capacità, una durata più breve e persino rischi per la sicurezza, quali perdite o esplosioni. In generale, le alte temperature possono accelerare le reazioni chimiche all'interno della batteria, provocandone una degradazione più rapida e una riduzione delle prestazioni, mentre le basse temperature possono rallentare le reazioni chimiche, rendendo la batteria meno efficiente e riducendone la capacità.
Pertanto, quando si selezionano e si utilizzano le batterie, è importante considerare la tolleranza alla temperatura del tipo specifico di batteria e assicurarsi che venga utilizzata entro l'intervallo di temperatura consigliato. Ciò può contribuire a prolungare la durata della batteria e a mantenerne le prestazioni e la sicurezza nel tempo.
Diamo ora un'occhiata al confronto tra questi due tipi di batterie:
| tipo | Batteria VRLA-100Ah | Batteria VRLA-50Ah | LFP-100 | LFP-50 |
| Tensione iniziale | 13.05 | 13,15 | 13,19 | 13,19 |
| 80℃10 minuti | 13,03 | 13,13 | 13,19 | 13,19 |
| 25℃10 minuti | 13,03 | 13,14 | 13,19 | 13,20 |
| 80℃10 minuti | 13,01 | 13,11 | 13,19 | 13,20 |
| 25℃10 minuti | 13,00 | 13,11 | 13,20 | 13,20 |
| 80℃10 minuti | 12,58 | 13,09 | 13,20 | 13,20 |
| 25℃10 minuti | 12,57 | 13,10 | 13,20 | 13,20 |
La batteria LiFePO4 ha una maggiore tolleranza alla temperatura rispetto alle batterie al piombo.
Prova di resistenza all'acqua
L'impermeabilità significa che la batteria è progettata per resistere ai danni causati dal contatto con acqua o altri liquidi.Una batteria impermeabile è meno soggetta a corrosione, cortocircuiti o altri problemi che potrebbero danneggiarla se esposta all'umidità. Tuttavia, è importante notare che le batterie impermeabili non sono completamente immuni ai danni causati dall'acqua e devono comunque essere maneggiate con cura in ambienti umidi.
Sciacquare la batteria con acqua per 10 minuti su ciascun lato, quindi misurare la tensione prima e dopo.
Le batterie al piombo hanno una scarsa stabilità della tensione prima e dopo.
Capacità di ciclo ad alta temperatura
Un ciclo ad alta temperatura si riferisce all'esposizione di una batteria a temperature superiori all'intervallo operativo consigliato per un periodo di tempo prolungato. Ciò può causare un deterioramento accelerato della batteria, con conseguente riduzione della capacità e della durata della stessa. Può anche aumentare il rischio di pericoli per la sicurezza, come perdite, rigonfiamenti o addirittura fuoriuscita termica. Ora mettiamo le batterie a 55° (131° F) per vedere come si comportano.
Conclusione: la stabilità del ciclo delle batterie LA è di gran lunga peggiore di quella delle batterie LFP.
La capacità è rappresentata dalla curva blu, mentre la salute è rappresentata dalla curva rossa.
Il nostro modello di stima della batteria suggerisce che una batteria con uno stato di salute (SOH) dell'80% può durare fino a 300 cicli in condizioni di utilizzo normale, mentre una batteria LFP può durare fino a 4000 cicli.
Riteniamo che una batteria con un SOH inferiore all'80% non sia accettabile secondo i nostri standard.
Esperimento di smontaggio per osservare la struttura interna
Batteria al piombo
All'interno della batteria LA non c'è quasi nessuna protezione, la valvola dell'aria è solo una guaina di gomma che può essere facilmente rimossa e non c'è alcuna protezione tra le singole celle.
Rimuovendo la guaina in gomma blu, il polo interno e l'elettrolita vengono esposti direttamente. Non c'è alcuna protezione all'interno.
Batteria LFP
All'interno della batteria LFP sono presenti dispositivi di protezione strutturale, quali piastre protettive e schiuma di cotone con varie funzioni, e la struttura interna delle singole celle interne è dotata di protezione dai cortocircuiti.
Conclusione
In sintesi, le batterie LiFePO4 rappresentano un'eccellente opzione per alimentare applicazioni marine quali motori elettrici, veicoli elettrici come camper e sistemi solari. Offrono numerosi vantaggi rispetto alle batterie al piombo, tra cui leggerezza, maggiore durata, ricarica più rapida, migliori prestazioni, sicurezza e funzionamento senza manutenzione. Sebbene inizialmente possano risultare più costosi, le loro prestazioni superiori e la maggiore durata li rendono un'opzione più conveniente nel lungo periodo. Se stai pensando di sostituire la batteria del tuo motore elettrico o del tuo camper, investire in una batteria LiFePO4 potrebbe essere una buona scelta.
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