![[Vollständiger Anleitung] Wie lange halten Lithiumbatterien?](http://www.ipowerqueen.de/cdn/shop/articles/PQ-DE-12V_100Ah-Bobby_Petrov_8_-fotor-2024092114361.png?crop=center&height=100&v=1726900590&width=1400)
[Volledige begeleiding] Hoe lang duren de lithiumbatterijen?
, Van Liu Ling, 16 min leestijd
Inhoudsopgave
Deel 1. Wat zijn lithium-ionbatterijen?
Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?
Deel 3. Factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen beïnvloeden
3.1 Tijdens opslag
3.2 Tijdens de cycluswerking
Deel 4. Methoden voor het verlengen van de levensduur van lithium-ionbatterijen Deel 5. Veelgestelde vragen over Li-ion-batterijen
Deel 6. Is het de moeite waard om te investeren in lithium-ionbatterijen?
Deel 1. Wat zijn lithium-ionbatterijen?
Lithium-ionbatterijen, waaronder Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4), zijn oplaadbaar en gebruiken lithiumionen als hoofdbestanddeel van hun elektrolyt. LiFePO4-accu's bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere accutypen, zoals: B. langere levensduur, hogere efficiëntie en energiedichtheid, lagere onderhoudsvereisten, grotere veiligheid en milieuvriendelijkheid. Deze eigenschappen maken ze ideaal voor off-grid energiesystemen, toepassingen met hoge prestaties en mobiliteitsoplossingen.
Li-ion accu’s worden vaak gebruikt als startaccu’s in voertuigen vanwege hun hoge energiedichtheid en lage gewicht. Ze zijn uitermate geschikt voor deze toepassing, omdat ze een korte, hoge stroompuls kunnen leveren om de motor te starten. Li-ion accu's die als startaccu worden gebruikt, hebben over het algemeen een lagere capaciteit en mogen niet te diep ontladen worden om schade te voorkomen.
Daarentegen zijn LiFePO4-accu's ideaal als diepontladingsaccu's. Ze zijn bestand tegen frequente diepe ontladingen en daarom ideaal voor de opslag van hernieuwbare energie en andere deep cycle toepassingen. Dankzij hun langere levensduur dan Li-ion-accu's kunnen LiFePO4-accu's gedurende langere perioden hoogwaardige prestaties leveren. Lees meer over de verschillen tussen de twee batterijtypen op Diepcyclus- en startaccu voor boten.
Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?
Een standaard lithium-ionbatterij gaat gemiddeld 2 tot 3 jaar mee, afhankelijk van het gebruik. Met het juiste onderhoud en het opvolgen van de instructies van de fabrikant kan de levensduur echter worden verlengd tot wel vijf jaar. Li-ionbatterijen zijn temperatuurgevoelig en hoge temperaturen kunnen hun levensduur aanzienlijk verkorten. Daarom is het belangrijk dat u uw lithium-ionbatterij op een koele, droge plaats bewaart, zodat deze niet wordt blootgesteld aan hitte en langer meegaat.
LiFePO4-accu's zijn een geavanceerder en duurzamer type lithium-ionaccu dat steeds populairder wordt in de sector. Deze batterijen hebben een langere levensduur dan conventionele Li-ion batterijen en kunnen tot 10 jaar of langer meegaan.Bovendien zijn LiFePO4-accu's uiterst stabiel en veilig, waardoor ze een betrouwbaardere en duurzamere oplossing vormen voor off-grid stroomvoorziening en mobiliteitstoepassingen.
Een belangrijk voordeel van LiFePO4-accu's is dat ze meer laad- en ontlaadcycli aankunnen. Terwijl conventionele Li-ion-accu's 500-1000 cycli mee kunnen gaan, kunnen LiFePO4-accu's tot 2000 cycli mee. Hierdoor zijn ze op de lange termijn een duurzamere en kosteneffectievere oplossing. De LiFePO4-batterij van Power Queen kan tussen de 4000 en 15000 cycli aan en heeft een levensduur van meer dan 10 jaar. Dit maakt het een ideaal alternatief voor loodzuuraccu's. Bovendien zijn LiFePO4-accu's veel veiliger dan conventionele Li-ion-accu's, omdat hun chemische samenstelling ervoor zorgt dat ze minder snel oververhit raken of exploderen.
Power Queen biedt hoogwaardige LiFePO4-accu's die zijn ontworpen voor een langere levensduur, hogere efficiëntie en duurzaamheid. Wij bieden een reeks batterijformaten en -capaciteiten aan die geschikt zijn voor verschillende off-grid stroom- en mobiliteitstoepassingen. Power Queen is trots op de kwaliteit en duurzaamheid van haar accu's. Deze worden grondig getest om klanttevredenheid te garanderen.
Deel 3. Factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen beïnvloeden
Volgens de studie Een onderzoek naar de factoren die de degradatie van lithium-ionbatterijen beïnvloedenHieronder staan de factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen kunnen beïnvloeden.
3.1 Tijdens opslag
1) Temperatuur
De belangrijkste oorzaak van capaciteitsverlies van batterijen tijdens opslag is temperatuur. Hogere temperaturen leiden tot thermische ontleding van de elektroden en elektrolyt.
De ontleding van de elektrolyt vergroot de dikte van de SEI (“Solid Electrolyte Interface”) film op de anode, wat lithiumionen verbruikt, de interne weerstand vergroot en de batterijcapaciteit vermindert. Bij deze ontleding komen ook gassen vrij die de interne druk verhogen en een veiligheidsrisico vormen. Zoals weergegeven in tabel 3.1, verliezen lithium-ionbatterijen die met dezelfde laadstatus (40%) worden opgeslagen, in de loop van een jaar bij verschillende temperaturen een verschillend percentage van hun capaciteit.
De mate van degradatie neemt toe bij hogere temperaturen, en extreme temperaturen versnellen het capaciteitsverlies aanzienlijk. Een temperatuurstijging van 25 °C van 0 °C naar 25 °C resulteert bijvoorbeeld in een capaciteitsverlies van slechts 2%, terwijl een temperatuurstijging van 20 °C van 40 °C naar 60 °C resulteert in een capaciteitsverlies van 10%.
Tabel 3.1
Temperaturen boven de 30 °C vormen een belasting voor lithium-ionbatterijen en kunnen leiden tot een aanzienlijk verlies van hun levensduur. Om de levensduur van de batterij te verlengen, is het raadzaam om lithium-ionbatterijen te bewaren bij temperaturen tussen 5°C en 20°C.
2) Laadtoestand (SOC)
Bij lithiumionbatterijen neemt de open circuitspanning (OCV) toe naarmate de laadtoestand (SOC) toeneemt, zoals weergegeven in afbeelding 3.2. Tijdens opslag leidt een hogere SOC van de batterij tot een hogere OCV. Een hoge OCV kan echter leiden tot de groei van de vaste-elektrolytinterface (SEI) en de oxidatie van de elektrolyt in Li-ionbatterijen veroorzaken, wat resulteert in capaciteitsverlies en een verhoogde interne weerstand (IR).
Figuur 3.2
Figuur 3.Figuur 3 toont de verschillende degradatiesnelheden van Li-ionbatterijen bij verschillende SOC-waarden gedurende een opslagperiode van tien jaar. De resterende capaciteit van Li-ionbatterijen neemt sneller af naarmate de SOC-waarde stijgt.
Figuur 3.3
Om batterijdegradatie te minimaliseren en de levensduur van de batterij te verlengen, is het raadzaam om Li-ionbatterijen op een gematigd SOC-niveau te houden. Het wordt aanbevolen om Li-ion batterijen op te laden of te ontladen tot ongeveer 50% SOC voordat u ze opslaat.
3.2 Tijdens de cycluswerking
1) Temperatuur
Hoewel een hogere temperatuur tijdens het gebruik van de accu de prestaties tijdelijk kan verbeteren, zal langdurig gebruik bij hoge temperaturen de levensduur van de accu verkorten. Een batterij die bijvoorbeeld bij 30 °C wordt gebruikt, heeft een 20% kortere levensduur, terwijl de batterij bij 45 °C slechts de helft meegaat vergeleken met een batterij bij 20 °C.
Fabrikanten specificeren een nominale bedrijfstemperatuur van 27 °C om de levensduur van de batterij te optimaliseren. Omgekeerd verhogen extreem lage temperaturen de interne weerstand en verminderen de ontladingscapaciteit. Een batterij die bij 27°C 100% capaciteit heeft, heeft bij -18°C nog maar 50% capaciteit.
De ontlaadcapaciteit van lithium-polymeercellen varieert met de temperatuur, waarbij bij lage temperaturen (0°C, -10°C, -20°C) een lagere capaciteit wordt waargenomen dan bij hogere temperaturen (25°C, 40°C, 60°C). Als lithium-ionbatterijen bij lage temperaturen (lager dan 15°C) worden opgeladen, kan er lithiumplating optreden vanwege de vertraagde opslag van lithiumionen. Hierdoor versnelt de degradatie van de batterij door de interne weerstand te verhogen en de ontlaadcapaciteit verder te verlagen.
Figuur 3.4
Om de levensduur en prestaties van Li-ion accu's te maximaliseren, wordt aanbevolen deze bij gematigde temperaturen te gebruiken. Voor een maximale levensduur is een temperatuur van 20 °C of iets lager optimaal. Fabrikanten adviseren echter een iets hogere temperatuur van 27°C als de levensduur van de batterij maximaal moet zijn.
2) Diepte van de ontlading (DOD)
De ontladingsdiepte ('DOD') heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van Li-ionbatterijen. Diepe ontladingen creëren druk in de cellen en beschadigen de negatieve elektroden. Hierdoor treedt er sneller capaciteitsverlies op en neemt het risico op celbeschadiging toe. Zoals weergegeven in figuur 3.5 resulteert een grotere ontladingsdiepte in een kortere levensduur van de batterij.
Figuur 3.5
Een ontladingsdiepte van meer dan 50% wordt een diepe ontlading genoemd. Wanneer de spanning van een lithium-ionbatterij daalt van 4,2 V naar 3,0 V, wordt ongeveer 95% van de energie verbruikt. Dit resulteert in de kortst mogelijke levensduur van de batterij bij continue cycli. Om capaciteitsverlies te voorkomen, wordt aanbevolen om diepe ontladingen te vermijden tijdens het vervangen van de batterij. Gedeeltelijke ontladingen en ladingen van lithiumionbatterijen zorgen ervoor dat hun levensduur wordt verlengd.
Fabrikanten classificeren een batterij doorgaans volgens de 80% DOD-formule, wat betekent dat slechts 80% van de geleverde energie tijdens het gebruik wordt gebruikt, terwijl de resterende 20% wordt gereserveerd om de levensduur van de batterij te verlengen. Door de DOD-waarde te verlagen kunt u de levensduur verlengen, maar een te lage DOD-waarde kan ertoe leiden dat de batterij minder lang meegaat en dat u bepaalde taken niet kunt uitvoeren.Voor lithiumionbatterijen wordt een DOD-waarde van ongeveer 50% aanbevolen om een maximale levensduur en optimale gebruiksduur te bereiken.
3) Laadspanning
Li-ion accu's kunnen een hoge capaciteit en een langere looptijd bereiken bij hoge laadspanningen. Het is echter niet aan te raden de batterij volledig op te laden, omdat dit lithiumoxidatie kan veroorzaken. Dit kan leiden tot capaciteitsverlies en mogelijke schade aan de batterij, waardoor het risico op brand of explosie toeneemt.
Figuur 3.6
Figuur 3.6 illustreert het capaciteitsverlies bij hoge laadspanningen (> 4,2 V/cel). Hieruit blijkt dat hogere spanningen leiden tot een sneller capaciteitsverlies en een kortere levensduur. De aanbevolen laadspanning voor optimale capaciteit en veiligheid is 4,2 V. Door de laadspanning met 70 mV te verlagen, kan de totale capaciteit met ongeveer 10% afnemen.
Uit tabel 3.2 blijkt dat de levensduur het grootst is bij een laadspanning van 3,90 V (2400-4000 cycli) en dat deze bij elke toename van 0,10 V in de laadspanning binnen het bereik van 3,90 V tot 4,30 V halveert.
Tabel 3.2
Om aanzienlijke degradatie van de batterij te voorkomen, moeten Li-ionbatterijen worden opgeladen met een spanning lager dan 4,10 V. Een lagere laadspanning verlengt de levensduur van de batterij, maar resulteert in een kortere gebruiksduur. Daarnaast moet ontlading onder 2,5 V/cel worden vermeden en is een laadspanning van 3,92 V optimaal om de langste levensduur te bereiken. Om deze reden raadt Power Queen dit niet aan een Lifepo4-accu opladen met een loodzuurladeromdat de spanning niet hoog genoeg is voor een goede oplading. Hieronder vindt u de aanbevolen laadspanning voor verschillende deep-cycle-accusystemen.
De aanbevolen laadspanning is afhankelijk van het type deep cycle-accusysteem. Voor elektronische apparaten, zoals laptops en mobiele telefoons, wordt een hogere spanningsdrempel gebruikt om de levensduur van de batterij te maximaliseren. Grote energieopslagsystemen voor satellieten of elektrische voertuigen hanteren daarentegen een lagere spanningsdrempel om de levensduur van de batterij te verlengen. Ongeacht de toepassing kan het overladen van lithium-ionbatterijen de levensduur ervan aanzienlijk verkorten en veiligheidsrisico's zoals brand of explosie met zich meebrengen. Daarom is zorgvuldig beheer vereist.
4) Laadstroom/C-tarief
Lithium-ionbatterijen ondervinden verschillende nadelige effecten bij hoge C-waarden, waaronder een verhoogde interne weerstand, verlies van beschikbare energie, veiligheidsproblemen en onomkeerbaar capaciteitsverlies.
Een belangrijk gevolg van hoge C-gehaltes is lithiumplating. Wanneer een Li-ionbatterij met een hoge stroomsterkte wordt opgeladen, migreren de lithiumionen snel. Hierdoor hoopt lithium zich op aan het anodeoppervlak en ontstaat er metallisch lithium. Dit proces wordt nog eens versterkt als batterijen snel worden opgeladen bij lage temperaturen of een hoge laadstatus (SOC).
Het afgezette lithium kan onder invloed van de zwaartekracht dendritische structuren vormen, waardoor de zelfontlading van de batterij wordt versneld. In ernstige gevallen kan dit leiden tot kortsluiting en mogelijk brand. Bovendien zorgen hoge laad- en ontlaadstromen voor een groter energieverlies vanwege de interne weerstand, die energie omzet in warmte. Als de C-waarde de aanbevolen waarde van de batterij overschrijdt, kan de stijgende temperatuur de batterij overbelasten. Dit kan schade veroorzaken en het capaciteitsverlies versnellen.
5) Cyclusfrequentie
Het regelmatig opladen van lithium-ionbatterijen, met name wanneer dit vier of meer keer per dag gebeurt, kan mechanische spanning veroorzaken en de groei van de vaste-elektrolyt-interfaselaag (SEI) bevorderen.
Tijdens de cyclus verliezen lithiumionbatterijen zowel de positieve als negatieve lithiumreactieplaatsen op de elektroden, waardoor hun capaciteit afneemt. De structuur van de SEI-laag verhoogt de interne weerstand van de batterij en vermindert de elektronische geleidbaarheid en het laadvermogen.
De verdikking van de SEI-laag, de vermindering van lithiumreactielocaties en andere chemische veranderingen in Li-ionbatterijen leiden tot capaciteitsverlies en uiteindelijk tot batterijfalen. Hoewel er geen specifiek onderzoek is dat dit probleem direct aanpakt, wordt aangenomen dat een hoge cyclusfrequentie de degradatie van de batterij versnelt vanwege de hoge temperaturen die ontstaan door frequent gebruik.
Continue cycli van lithium-ionbatterijen zonder voldoende afkoeltijd kunnen chemische stress veroorzaken, wat leidt tot ontleding van elektrolyten en elektroden.
Deel 4. Methoden voor het verlengen van de levensduur van Li-ion-batterijen
Om de levensduur van lithium-ionbatterijen te verlengen, moet u de volgende richtlijnen volgen:
Houd de batterij op een gematigde temperatuur: hoge temperaturen kunnen de levensduur van de batterij verkorten. Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen te bewaren of te gebruiken bij een gematigde temperatuur van 5°C tot 20°C.
Gedeeltelijk ontladen en opladen: Gedeeltelijk ontladen en opladen van lithium-ionbatterijen kan de levensduur ervan verlengen. Vermijd diepe ontladingen boven 50% DOD om de levensduur van de batterij te verlengen.
Zorg voor gematigde SOC-waarden: extreme SOC-waarden kunnen leiden tot capaciteitsverlies en een kortere levensduur van de batterij. Door lithium-ionbatterijen op een gemiddeld SOC-niveau te houden, wordt degradatie geminimaliseerd en hun levensduur verlengd.
Vermijd blootstelling aan hitte: hoge temperaturen tijdens gebruik of opslag kunnen de dikte van de SEI vergroten en oxidatie van de elektrolyt veroorzaken, wat leidt tot capaciteitsverlies en een kortere levensduur.
Bewaar batterijen op de juiste manierWanneer ze niet in gebruik zijn: bewaar lithium-ionbatterijen bij een SOC van ongeveer 50% en bescherm ze tegen extreme temperaturen en vochtigheid wanneer ze niet in gebruik zijn.
Vermijd snel opladen en ontladen: snel opladen en ontladen genereert overmatige hitte, waardoor de interne componenten van de batterij op den duur beschadigd kunnen raken en de algehele levensduur van de batterij kan worden verkort.
Gebruik OEM-laders (Original Equipment Manufacturer): Door OEM-laders te gebruiken die speciaal zijn ontworpen voor Li-ion-accu's, weet u zeker dat deze de juiste spanning en stroom krijgen. Zo voorkomt u schade en wordt de levensduur verlengd. Power Queen biedt geschikte LiFePO4-batterijladers voor het opladen van LiFePO4-lithium-accu's.
Deel 5. Veelgestelde vragen over de Li-ion accu
1. Hoe lang gaan lithium-batterijen in auto's mee?
De levensduur van lithium-ionbatterijen in auto's hangt van verschillende factoren af, waaronder de kwaliteit van de batterij, het gebruiksgedrag en de omgevingsomstandigheden. Over het algemeen gaat een goed onderhouden lithium-accu in een auto 8 tot 10 jaar mee, of zelfs langer.
De levensduur kan echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van de gebruiksfrequentie van het voertuig, de oplaadgewoonten, de omgevingstemperatuur en de rijstijl. Om een maximale levensduur en prestaties te garanderen, is het belangrijk dat u de richtlijnen van de fabrikant voor het onderhouden en opladen van de accu opvolgt.
2. Hoe lang gaan lithium-accu's mee in een camper?
Een goed onderhouden Lithium-accu in een camperik duurt meestal tussen de 5 en 7 jaar of langer. Power Queen lithiumbatterijen met een levensduur van wel 4000-15000 cycli kunnen meer dan 10 jaar meegaan.
3. Hoe lang kan een lithiumbatterij meegaan zonder opladen?
Hoe lang een lithium-ionbatterij meegaat zonder opladen, hangt af van verschillende factoren, waaronder de batterijcapaciteit, het apparaat waarin de batterij zich bevindt en het stroomverbruik van het apparaat. Gemiddeld gaan de meeste lithium-ionbatterijen 2 tot 10 jaar mee zonder opladen, afhankelijk van de opslagomstandigheden. Deze periode kan echter variëren afhankelijk van de temperatuur, het gebruik en de opslagomstandigheden. Een goede opslag en naleving van de aanbevolen laadstatus (SOC) zijn essentieel voor het maximaliseren van de levensduur. Zelfs als ze niet in gebruik zijn, kunnen lithium-ionbatterijen na verloop van tijd hun lading verliezen en moeten ze mogelijk voor gebruik worden opgeladen.
4. Is een LiFePO4-accu veiliger dan een lithium-ionaccu?
Ja, lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4 of LFP) worden als veiliger beschouwd dan conventionele lithium-ionbatterijen (Li-ion). Dit komt doordat hun chemische samenstelling stabieler is, waardoor ze minder gevoelig zijn voor oververhitting, thermische doorslag en andere veiligheidsproblemen.
LiFePO4-batterijen hebben een lager risico op thermische runaway omdat ze een lagere interne weerstand hebben. Dit betekent dat ze minder warmte genereren en zo de kans op celschade of explosies verkleinen. Bovendien zijn ze thermisch stabieler en kunnen ze hoge temperaturen weerstaan zonder dat dit ten koste gaat van de capaciteit. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen waarbij een continue en betrouwbare stroombron vereist is.
Deel 6. De moeite waard zelf de investering in Lithium-ionbatterijen?
Vergeleken met verouderde loodzuuraccu's Lithium-ionbatterijen zijn onmiskenbaar de betere keuze. Ze zijn lichter, hebben een hogere energieopslagcapaciteit en een lagere zelfontlading. Ze vergen bovendien minder onderhoud en gaan langer mee. Ook al zijn ze in eerste instantie duurder, de totale besparing die ze opleveren is aanzienlijk. Daarom beschouwen wij lithium-ionbatterijen als een waardevolle investering. Ze bieden een betrouwbare en probleemloze manier om grote hoeveelheden energie op te slaan, wat vooral handig kan zijn wanneer u deze het hardst nodig hebt.
Blogberichten
-
, Van Liu Ling Wat is het optimale gewicht van een 12V -batterij voor een boot?
-
, Van Liu Ling Beste tips voor het uitbreiden van uw bestaande Batteryank: laat meer prestaties los
-
, Van Liu Ling Hoe lang duren camperbatterijen?
