Prestaties maximaliseren met LiFePO4-batterijen: een vergelijking met loodzuurbatterijen

De juiste batterijkeuze is cruciaal voor veel toepassingen, zoals zonne-energiesystemen, elektrische voertuigen en maritieme toepassingen. Twee van de meest populaire batterijtypen zijn LiFePO4- en loodzuurbatterijen. In dit artikel onderzoeken we de verschillen tussen LiFePO4- en loodzuurbatterijen en beargumenteren we waarom LiFePO4 de betere optie is.

Mededeling: Alle gegevens zijn afkomstig van Power. Koningin Laboratorium.

Voorbeeldproduct:

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

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

Samenvatting van de vergelijking:

batterijtype	loodzuuraccuN		LiFePO4 Bbatterijen
	VRLA-50AH	VRLA-100AH	12V50Ah	12V 100Ah
Energiedichtheid	laag	laag	3 zojuist hoger als loodzuuraccu	3 zojuist hoger als loodzuuraccu
Interne weerstand En zelfontslag	hoog	hoog	laag	laag
tarief afvoer	slecht	slecht	Goed	Goed
Temperatuurtolerantie	slecht	slecht	Goed	Goed
leven	300	300	4000	4000

Energiedichtheid – vergelijking van gewicht, afmetingen en capaciteit

Bij de keuze van een batterij zijn gewicht en formaat belangrijke factoren om rekening mee te houden, vooral in toepassingen waar mobiliteit cruciaal is. Deze vergelijking onderzoekt het gewicht, de afmetingen, de modelspecificaties en de energiedichtheid van VRLA- en LFP-batterijen.

Batterij door	Gewicht(kg)	Dimensie(cm3)	Model	Energiedichtheid (Ah/kg)
VRLA-50	15.15	23*13.8*21.1	12V55Ah	3.63
VRLA-100	27.40	33*17.1*21.4	12V 100Ah	3,65
VRLA2-100	28.11	33*17.1*21.4	12V 100Ah	3.56
LFP-50	4,98	17*19*17	12V50Ah	10.04
LFP-100	9,85	32*17*21	12V 100Ah	10,15

In deze vergelijking hebben we vijf verschillende accu's bekeken: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH en LFP-100AH. Het gewicht van deze accu's varieerde van 4,97 kg voor de LFP-50AH tot 27,4 kg voor de VRLA-100AH. Ook de afmetingen van de accu's verschilden, van 17 x 19 x 17 cm voor de LFP-50AH tot 33 x 17 x 21,4 cm voor de VRLA-100AH ​​en VRLA2-100AH.

De specificaties van de accu's verschilden ook, met spannings- en capaciteitswaarden variërend van 12V 50Ah voor de LFP-50 AH tot 12V 100Ah voor zowel de VRLA-100 AH als de LFP-100 AH. Ten slotte vergeleken we de energiedichtheid van elke accu in Ah/kg, waarbij de LFP-accu's een aanzienlijk hogere energiedichtheid vertoonden dan de VRLA-accu's. Over het algemeen is het bij de keuze van een accu belangrijk om zowel het gewicht als de energiedichtheid in overweging te nemen om ervoor te zorgen dat de accu geschikt is voor uw specifieke toepassing.

Vergelijking van de capaciteit voor debietafvoer

De maximale ontladingscapaciteit (rate discharge capacity) verwijst naar de maximale hoeveelheid stroom die een batterij gedurende een bepaalde periode kan ontladen, meestal uitgedrukt in ampère (A) of als een veelvoud van de batterijcapaciteit, bijvoorbeeld C/10 of C/20. Het geeft het vermogen van de batterij weer om energie te leveren met een bepaalde snelheid, waarbij hogere snelheden overeenkomen met een snellere ontlading en lagere snelheden met een langzamere ontlading. De maximale ontladingscapaciteit is een belangrijke prestatiekarakteristiek van een batterij, met name voor toepassingen die een hoog vermogen vereisen, zoals elektrische voertuigen of elektrisch gereedschap.

Vergeleken met LFP-batterijen vertonen LA-batterijen een aanzienlijk slechtere spanningsstabiliteit tijdens snelle ontlading.

Elke curve in het diagram illustreert het effect van een ontlading met een snelheid van 0,2 C op de spanningsstabiliteit, waarbij de spanning van de loodzuuraccu snel daalt en de LFP-accu een veel grotere stabiliteit vertoont.

Vergelijking van interne weerstand en zelfontlading

De interne weerstand is een belangrijke eigenschap van een batterij die de prestaties kan beïnvloeden. Tijdens gebruik genereert de elektrische stroom warmte in de batterij vanwege de weerstand. Deze warmte kan leiden tot energieverlies en een lagere efficiëntie van de batterij. Een hogere interne weerstand betekent ook dat er meer vermogen nodig is om dezelfde hoeveelheid stroom door de batterij te sturen, wat kan leiden tot een spanningsval en een vermindering van de batterijcapaciteit.

	VRLA-50	VRLA-100	VRLA2-100	LFP-50	LFP-100
Interne weerstand (mΩ)	7,95	5.23	4.553	1	1

We kunnen zien dat loodzuuraccu's een zeer hoge interne weerstand hebben. Deze hoge interne weerstand is te wijten aan hun ontwerp en chemische samenstelling. De platen in de accu zijn gemaakt van lood, dat een relatief lage geleidbaarheid heeft in vergelijking met andere metalen zoals koper. Bovendien is de elektrolyt die in loodzuuraccu's wordt gebruikt een verdunde zwavelzuuroplossing, die een relatief hoge weerstand heeft in vergelijking met andere elektrolytsoorten. Deze factoren dragen bij aan de algehele hoge interne weerstand van loodzuuraccu's, wat een negatieve invloed kan hebben op hun prestaties en efficiëntie.

Zelfontlading is een andere belangrijke factor die de prestaties van een batterij beïnvloedt. Zelfs wanneer een batterij niet in gebruik is, verliest deze geleidelijk aan lading door chemische reacties erin. De mate van zelfontlading kan variëren afhankelijk van het type en de leeftijd van de batterij, evenals andere factoren zoals temperatuur en opslagomstandigheden. Zelfontlading kan een probleem zijn voor apparaten die niet vaak worden gebruikt, omdat de batterij zijn lading kan verliezen voordat deze opnieuw kan worden gebruikt. Het kan ook de totale capaciteit van de batterij in de loop van de tijd verminderen, wat de prestaties en levensduur kan beïnvloeden.

type		dag 1	dag 6	dag 11	dag 16	dag 21	dag 26	dag 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

Volgens de gegevens vertonen LiFePO4-batterijen een aanzienlijk lagere interne weerstand en een lagere zelfontlading dan loodzuurbatterijen. Deze eigenschappen dragen bij aan de superieure capaciteit en langere levensduur van LiFePO4-batterijen.

Vergelijking van temperatuurtolerantie

Temperatuurtolerantie verwijst naar het temperatuurbereik waarbinnen een batterij veilig en effectief kan functioneren. Batterijen zijn gevoelig voor temperatuur en extreme hitte of kou kan hun prestaties en levensduur aanzienlijk beïnvloeden.

Als een batterij wordt blootgesteld aan temperaturen buiten het gespecificeerde bereik, kan dit leiden tot onherstelbare schade aan de interne componenten, een verminderde capaciteit, een kortere levensduur en zelfs veiligheidsrisico's zoals lekkage of explosie. Over het algemeen versnellen hoge temperaturen chemische reacties in de batterij, wat resulteert in snellere degradatie en verminderde prestaties, terwijl lage temperaturen chemische reacties vertragen, waardoor de batterij minder efficiënt wordt en de capaciteit afneemt.

Bij de keuze en het gebruik van batterijen is het daarom belangrijk rekening te houden met de temperatuurtolerantie van het specifieke batterijtype en ervoor te zorgen dat de batterij binnen het aanbevolen temperatuurbereik wordt gebruikt. Dit kan de levensduur van de batterij verlengen en de prestaties en veiligheid ervan op lange termijn behouden.

Laten we deze twee batterijtypen nu eens vergelijken:

type	VRLA-100Ah	VRLA-50Ah	LFP-100	LFP-50
Initiële spanning	13.05	13,15	13,19	13,19
80°C 10 notulen	13,03	13,13	13,19	13,19
25°C10 notulen	13,03	13,14	13,19	13,20
80°C 10 notulen	13,01	13,11	13,19	13,20
25°C10 notulen	13,00	13,11	13,20	13,20
80°C 10 notulen	12,58	13,09	13,20	13,20
25°C10 notulen	12,57	13,10	13,20	13,20

De LiFePO4-batterij heeft een grotere temperatuurtolerantie dan loodzuurbatterijen.

Waterdichtheidstest

Waterdichtheid betekent dat de batterij is ontworpen om bestand te zijn tegen schade door contact met water of andere vloeistoffen. Een waterdichte batterij is minder gevoelig voor corrosie, kortsluiting of andere problemen die de batterij kunnen beschadigen bij blootstelling aan vocht. Het is echter belangrijk om te weten dat waterdichte batterijen niet volledig immuun zijn voor waterschade en nog steeds met zorg moeten worden behandeld in vochtige omgevingen.

Spoel de batterij aan beide zijden 10 minuten lang af met water en meet vervolgens de spanning voor en na het afspoelen.

Loodzuuraccu's hebben een slechte spanningsstabiliteit, zowel voor als na het opladen.

Capaciteit voor hoge-temperatuurcycli

Een hoge-temperatuurcyclus houdt in dat een batterij gedurende langere tijd wordt blootgesteld aan temperaturen boven het aanbevolen bedrijfstemperatuurbereik. Dit kan de degradatie van de batterij versnellen, wat resulteert in een lagere capaciteit en een kortere levensduur. Het kan ook het risico op veiligheidsrisico's vergroten, zoals lekkages, lekken of zelfs thermische oververhitting. We plaatsen de batterijen nu op 55 °C (131 °F) om te zien hoe ze presteren.

Conclusie: De cyclusstabiliteit van LA-batterijen is veel slechter dan die van LFP-batterijen.

De capaciteit wordt weergegeven door de blauwe curve en de gezondheid door de rode curve.

Ons model voor het schatten van de levensduur van batterijen suggereert dat een batterij met een gezondheidsstatus (SOH) van 80% tot 300 laadcycli meegaat bij normaal gebruik, terwijl een LFP-batterij tot 4000 laadcycli meegaat.

Volgens onze normen beschouwen we een batterij met een SOH (State of Health) van minder dan 80% als onaanvaardbaar.

Experiment waarbij demontage plaatsvindt om de interne structuur te observeren.

loodzuuraccu

De LA-batterij biedt vrijwel geen bescherming aan de binnenkant; het luchtventiel is slechts een rubberen huls die gemakkelijk te verwijderen is, en er is geen bescherming tussen de afzonderlijke cellen.

Door de blauwe rubberen huls te verwijderen, komen de binnenste aansluiting en de elektrolyt direct bloot te liggen. Er is geen interne bescherming.

LFP-batterij

De LFP-batterij bevat structurele beschermingsvoorzieningen zoals beschermplaten en schuimvulling met diverse functies, en de interne structuur van de afzonderlijke cellen is voorzien van kortsluitbeveiliging.

Conclusie

Samenvattend zijn LiFePO4-accu's een uitstekende optie voor het voeden van maritieme toepassingen zoals elektromotoren, elektrische voertuigen zoals campers en zonne-energiesystemen. Ze bieden diverse voordelen ten opzichte van loodzuuraccu's, waaronder een lager gewicht, een langere levensduur, sneller opladen, betere prestaties, veiligheid en onderhoudsvrije werking. Hoewel ze in eerste instantie duurder kunnen zijn, maken hun superieure prestaties en langere levensduur ze op de lange termijn een kosteneffectievere optie. Als u van plan bent de accu van uw elektromotor of camper te vervangen, kan investeren in een LiFePO4-accu een goede keuze zijn.