Prestaties maximaliseren met LiFePO4-batterijen: een vergelijking met loodbatterijen

Het kiezen van de juiste accu is cruciaal voor veel toepassingen, zoals zonne-energiesystemen, elektrische voertuigen en maritieme toepassingen. Twee van de meest populaire accutypen zijn LiFePO4 en loodzuuraccu's. In dit artikel onderzoeken we de verschillen tussen LiFePO4 en loodzuuraccu's en beargumenteren we waarom LiFePO4 de betere optie is.

Mededeling: Alle gegevens zijn afkomstig van de 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 zelfontlading	hoog	hoog	laag	laag
tarief afvoer	slecht	slecht	Goed	Goed
Temperatuurtolerantie	slecht	slecht	Goed	Goed
leven	300	300	4000	4000

Energiedichtheid – vergelijking van gewicht, grootte en capaciteit

Bij het kiezen van een accu zijn gewicht en formaat belangrijke factoren om te overwegen, vooral in toepassingen waar mobiliteit cruciaal is. Deze vergelijking onderzoekt het gewicht, de afmetingen, de modelspecificaties en de energiedichtheid van VRLA- en LFP-accu's.

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 4,8 kg voor de LFP-50AH tot 27,3 kg voor de VRLA-100AH. De afmetingen van de accu's varieerden ook, van 17,0 x 19,0 x 17,0 cm voor de LFP-50AH tot 33,0 x 17,0 x 21,8 cm voor de VRLA-100AH ​​en VRLA2-100AH.

De modelspecificaties verschilden ook tussen de accu's, 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. Tot slot 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 het kiezen van een accu belangrijk om rekening te houden met zowel het gewicht als de energiedichtheid om er zeker van te zijn dat de accu geschikt is voor uw specifieke toepassing.

Vergelijking van de ontladingscapaciteit

De ontlaadcapaciteit verwijst naar de maximale hoeveelheid stroom die een accu gedurende een bepaalde periode kan ontladen, meestal uitgedrukt in ampère (A) of als een veelvoud van de capaciteit van de accu, bijvoorbeeld C/10 of C/20. Het geeft het vermogen van de accu weer om energie te leveren met een gegeven snelheid, waarbij hogere snelheden overeenkomen met snellere ontlading en lagere snelheden met langzamere ontlading. De ontlaadcapaciteit is een belangrijk prestatiekenmerk van een accu, 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 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

Interne weerstand is een belangrijke eigenschap van een batterij die de prestaties ervan kan beïnvloeden. Wanneer een batterij in gebruik is, genereert de elektrische stroom warmte in de batterij vanwege de weerstand die deze biedt. Deze warmte kan leiden tot energieverlies en de algehele efficiëntie van de batterij verminderen. 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 afname 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 zien dat loodzuuraccu's een zeer hoge interne weerstand hebben. Deze hoge interne weerstand is te danken 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 soorten elektrolyt. 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. De zelfontladingssnelheid kan variëren afhankelijk van het batterijtype en de leeftijd, evenals andere factoren zoals temperatuur en opslagomstandigheden. Zelfontlading kan een probleem vormen voor apparaten die niet vaak worden gebruikt, omdat de batterij mogelijk leeg raakt voordat deze weer kan worden gebruikt. Het kan ook de totale capaciteit van de batterij na verloop van 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-accu's een aanzienlijk lagere interne weerstand en een lagere zelfontlading dan loodzuuraccu's. Deze eigenschappen dragen bij aan de superieure capaciteit en langere levensduur van LiFePO4-accu's.

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, verminderde capaciteit, een kortere levensduur en zelfs veiligheidsrisico's zoals lekkage of explosie. Over het algemeen kunnen hoge temperaturen chemische reacties in de batterij versnellen, wat resulteert in snellere degradatie en verminderde prestaties, terwijl lage temperaturen chemische reacties kunnen vertragen, waardoor de batterij minder efficiënt wordt en de capaciteit afneemt.

Daarom is het bij de keuze en het gebruik van batterijen belangrijk om rekening te houden met de temperatuurtolerantie van het specifieke batterijtype en ervoor te zorgen dat deze 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 nu eens een vergelijking maken tussen deze twee batterijtypen:

type	VRLA-100Ah	VRLA-50Ah	LFP-100	LFP-50
Beginspanning	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-accu heeft een grotere temperatuurtolerantie vergeleken met loodzuuraccu's.

Waterdichte test

Waterdichtheid betekent dat de batterij zo is ontworpen dat deze bestand is 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 toch voorzichtig behandeld moeten worden in vochtige omgevingen.

Spoel de batterij gedurende 10 minuten aan beide kanten af ​​met water. Meet vervolgens de spanning voor en na het vervangen.

Loodzuuraccu's hebben een slechte spanningsstabiliteit voor en na het opladen.

Capaciteit van de hogetemperatuurcyclus

Een hogetemperatuurcyclus verwijst naar het langdurig blootstellen van een batterij aan temperaturen boven het aanbevolen bedrijfsbereik. Dit kan de degradatie van de batterij versnellen, wat resulteert in een verminderde capaciteit en een kortere levensduur. Het kan ook het risico op veiligheidsrisico's zoals lekken, lekkages of zelfs thermische runaway vergroten. Nu plaatsen we de batterijen bij 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 batterijschattingsmodel geeft aan dat een batterij met een gezondheidstoestand (SOH) van 80% bij normaal gebruik tot 300 cycli meegaat, terwijl een LFP-batterij tot 4000 cycli meegaat.

Een batterij met minder dan 80% SOH beschouwen wij volgens onze normen als onacceptabel.

Experiment waarbij demontage plaatsvindt om de interne structuur te observeren

loodzuuraccu

Er zit vrijwel geen bescherming in de LA-batterij; het luchtventiel is slechts een rubberen omhulsel dat eenvoudig verwijderd kan worden, en er zit 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

In de LFP-batterij bevinden zich structurele beschermingsvoorzieningen zoals beschermplaten en schuimwatten met verschillende functies. De interne structuur van de afzonderlijke cellen is voorzien van een kortsluitbeveiliging.

Conclusie

Kortom, LiFePO4-accu's zijn een uitstekende optie voor maritieme toepassingen zoals elektromotoren, elektrische voertuigen zoals campers en zonne-energiesystemen. Ze bieden verschillende voordelen ten opzichte van loodzuuraccu's, zoals 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 uw elektromotor- of camperaccu te vervangen, kan investeren in een LiFePO4-accu een goede keuze zijn.