Massimizzare la potenza con le batterie LifePO4: un confronto con le batterie a piombo

Scegliere la batteria giusta è fondamentale per molte applicazioni, come impianti solari, veicoli elettrici e applicazioni nautiche. Due dei tipi di batteria più diffusi sono le batterie LiFePO4 e quelle al piombo-acido. In questo articolo, esploriamo le differenze tra le batterie LiFePO4 e quelle al piombo-acido e spieghiamo perché le LiFePO4 rappresentano la scelta migliore.

Annuncio: Tutti i dati sono tratti da Power Regina Laboratorio.

Esempio di prodotto:

LFP-50: 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 piombo-acidoN		LiFePO4 Bbatterie
	Batteria VRLA-50AH	Batteria VRLA-100AH	12V50Ah	12V100Ah
Densità energetica	Basso	Basso	3 Appena più alto COME Batteria al piombo-acido	3 Appena più alto COME Batteria al piombo-acido
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

Nella scelta di una batteria, il peso e le dimensioni sono fattori importanti da considerare, soprattutto nelle applicazioni in cui la mobilità è fondamentale. In questo confronto, esaminiamo 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	23*13,8*21,1	12V55Ah	3.63
VRLA-100	27.40	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

In questo confronto, abbiamo esaminato cinque diverse batterie: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH e LFP-100AH. Il peso di queste batterie variava da 4,5 kg per la LFP-50AH a 27,5 kg per la VRLA-100AH. Anche le dimensioni delle batterie variavano, con dimensioni che andavano da 17,8 x 19,5 x 17,8 cm per la LFP-50AH a 33 x 17,8 x 21,1 cm 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, con le batterie LFP che presentavano 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 assicurarsi 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 C/10 o C/20. Rappresenta la capacità della batteria di erogare energia a una determinata velocità, con velocità più elevate che corrispondono a una scarica più rapida e velocità più basse che corrispondono a una scarica più lenta. La capacità di scarica rapida è un'importante caratteristica prestazionale di una batteria, soprattutto per applicazioni che richiedono un'elevata potenza di uscita, come 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 una batteria viene utilizzata, il flusso di corrente elettrica genera calore al suo interno a causa della resistenza che offre. Questo calore può portare a perdite di energia e ridurre l'efficienza complessiva della batteria. Una maggiore resistenza interna significa anche che è necessaria più potenza per far passare la stessa quantità di corrente attraverso la batteria, il che può portare a una caduta di tensione e a 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 osservare che le batterie al piombo-acido hanno una resistenza interna molto elevata. Questo è dovuto alla loro progettazione e alla loro composizione 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-acido è una soluzione diluita di acido solforico, che ha una resistenza relativamente elevata rispetto ad altri tipi di elettroliti. Questi fattori contribuiscono all'elevata resistenza interna complessiva delle batterie al piombo-acido, che può influire sulle loro prestazioni ed efficienza.

L'autoscarica è un altro fattore importante che influenza le prestazioni della batteria. Anche quando una batteria non viene utilizzata, perde gradualmente la carica a causa di reazioni chimiche al suo interno. La velocità di autoscarica può variare a seconda del tipo e dell'età della batteria, nonché di altri fattori come 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 riutilizzata. Può anche ridurre la capacità complessiva della batteria nel tempo, il che può influire sulle sue prestazioni e sulla sua 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
PQ	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 presentano una resistenza interna significativamente inferiore e un'autoscarica inferiore rispetto alle batterie al piombo-acido. Queste caratteristiche 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 influire significativamente sulle loro prestazioni e sulla loro durata.

L'esposizione di una batteria a temperature al di fuori dell'intervallo specificato può causare danni irreparabili ai componenti interni, con conseguente riduzione della capacità, della durata e persino rischi per la sicurezza come perdite o esplosioni. In generale, le alte temperature possono accelerare le reazioni chimiche all'interno della batteria, portando a una degradazione più rapida e a 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 raccomandato. Questo 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	VRLA-100Ah	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-acido.

Test di impermeabilità

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 suscettibile 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-acido presentano una scarsa stabilità della tensione prima e dopo.

Capacità di ciclo ad alta temperatura

Il ciclo ad alta temperatura si riferisce all'esposizione di una batteria a temperature superiori all'intervallo operativo raccomandato per un periodo di tempo prolungato. Ciò può causare un deterioramento accelerato della batteria, con conseguente riduzione della capacità e della durata. Può anche aumentare il rischio di rischi per la sicurezza come perdite, rigonfiamenti o persino runaway termici. Ora posizioneremo le batterie a 55° (131° F) per valutarne le prestazioni.

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 normali, 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-acido

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 protezione tra le singole celle.

Rimuovendo la guaina in gomma blu si espongono direttamente l'espansione polare interna e l'elettrolita. Non c'è protezione interna.

Batteria LFP

All'interno della batteria LFP sono presenti dispositivi di protezione strutturale quali piastre protettive e cotone espanso con varie funzioni, mentre la struttura interna delle singole celle interne è dotata di protezione da cortocircuito.

Conclusione

In sintesi, le batterie LiFePO4 sono un'opzione eccellente per alimentare applicazioni marine come motori elettrici, veicoli elettrici come camper e impianti solari. Offrono diversi vantaggi rispetto alle batterie al piombo-acido, tra cui leggerezza, maggiore durata, ricarica più rapida, prestazioni migliori, sicurezza e funzionamento senza manutenzione. Sebbene inizialmente possano essere più costose, le loro prestazioni superiori e la maggiore durata le rendono un'opzione più conveniente nel lungo periodo. Se state pianificando di sostituire la batteria del vostro motore elettrico o del vostro camper, investire in una batteria LiFePO4 potrebbe essere un'ottima scelta.