[Volledige gids] Hoe lang gaan lithiumbatterijen mee?
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
Deel 5. Veelgestelde vragen over Li-ionbatterijen
Deel 6. Is investeren in lithium-ionbatterijen de moeite waard?
Deel 1. Wat zijn lithium-ionbatterijen?
Lithium-ionbatterijen, waaronder Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4)LiFePO4-batterijen zijn oplaadbaar en gebruiken lithiumionen als hoofdbestanddeel van hun elektrolyt. Ze bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere batterijtypen, zoals een langere levensduur, hogere efficiëntie en energiedichtheid, minder onderhoud, meer veiligheid en milieuvriendelijkheid. Deze eigenschappen maken ze ideaal voor off-grid energiesystemen, hoogwaardige toepassingen en mobiliteitsoplossingen.
Lithium-ionaccu's worden vaak gebruikt als startaccu's in voertuigen vanwege hun hoge energiedichtheid en lage gewicht. Ze zijn zeer geschikt voor deze toepassing omdat ze een korte puls met hoge stroomsterkte kunnen leveren om de motor te starten. Lithium-ionaccu's die als startaccu worden gebruikt, hebben doorgaans een lagere capaciteit en mogen niet diep worden ontladen om schade te voorkomen.
LiFePO4-accu's zijn daarentegen uitermate geschikt als diepontladingsaccu. Ze zijn bestand tegen frequente diepontladingen en daarom ideaal voor de opslag van hernieuwbare energie en andere deep-cycle toepassingen. Met een langere cyclusduur dan lithium-ionaccu's kunnen LiFePO4-accu's gedurende langere perioden hoogwaardige prestaties leveren. Lees meer over de verschillen tussen deze twee accutypen op [link naar relevante pagina]. Marine deep cycle en startaccu.
Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?
Een standaard lithium-ionbatterij gaat doorgaans twee tot drie jaar mee, afhankelijk van het gebruik. Met goed onderhoud en het volgen van de instructies van de fabrikant kan deze levensduur echter tot wel vijf jaar worden verlengd. Lithium-ionbatterijen zijn temperatuurgevoelig en hoge temperaturen kunnen hun levensduur aanzienlijk verkorten. Daarom is het belangrijk om uw lithium-ionbatterij op een koele, droge plaats te bewaren om blootstelling aan hitte te voorkomen en de levensduur te verlengen.
LiFePO4-accu's zijn een geavanceerder en duurzamer type lithium-ionaccu dat steeds populairder wordt in de branche. Deze accu's hebben een langere levensduur dan conventionele lithium-ionaccu's en kunnen tot wel 10 jaar of langer meegaan.Bovendien zijn LiFePO4-accu's uiterst stabiel en veilig, wat ze een betrouwbaardere en duurzamere oplossing maakt voor off-grid stroomvoorziening en mobiliteitstoepassingen.
Een belangrijk voordeel van LiFePO4-accu's is dat ze meer laad- en ontlaadcycli aankunnen. Terwijl conventionele lithium-ionaccu's 500-1000 cycli aankunnen, kunnen LiFePO4-accu's tot 2000 cycli overleven, waardoor ze op de lange termijn een duurzamere en kosteneffectievere oplossing zijn. De LiFePO4-accu van Power Queen Ze kunnen 4.000 tot 15.000 cycli aan en hebben een levensduur van meer dan 10 jaar, waardoor ze een ideaal alternatief zijn voor loodzuuraccu's. Bovendien zijn LiFePO4-accu's veel veiliger dan conventionele lithium-ionaccu's, omdat ze door hun chemische samenstelling minder gevoelig zijn voor oververhitting of explosie.
Power Queen biedt hoogwaardige LiFePO4-accu's die ontworpen zijn voor een langere levensduur, hogere efficiëntie en duurzaamheid. We bieden diverse accuformaten en -capaciteiten, geschikt voor diverse off-grid stroom- en mobiliteitstoepassingen. Power Queen is trots op de kwaliteit en duurzaamheid van haar accu's, die strenge tests ondergaan 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-film ("Solid Electrolyte Interface") op de anode, waardoor lithiumionen worden verbruikt, de interne weerstand toeneemt en de batterijcapaciteit afneemt. Deze ontleding produceert ook gassen die de interne druk verhogen en een veiligheidsrisico vormen. Zoals weergegeven in tabel 3.1, verliezen lithium-ionbatterijen die in dezelfde laadtoestand (40%) worden bewaard, in de loop van een jaar bij wisselende temperaturen verschillende percentages van hun capaciteit.
De mate van degradatie neemt toe bij hogere temperaturen, en extreme temperaturen versnellen het capaciteitsverlies aanzienlijk. Een stijging van 25 °C van 0 °C naar 25 °C resulteert bijvoorbeeld in een capaciteitsverlies van slechts 2%, terwijl een stijging van 20 °C van 40 °C naar 60 °C resulteert in een capaciteitsverlies van 10%.
Tabel 3.1
Temperaturen boven de 30 °C worden als belastend beschouwd voor lithium-ionbatterijen en kunnen leiden tot een aanzienlijke verkorting van de 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)
In lithium-ionbatterijen neemt de opencircuitspanning (OCV) toe met een toenemende laadtoestand (SOC), zoals weergegeven in figuur 3.2. Tijdens opslag leidt een hogere laadtoestand (SOC) van de batterij tot een hogere OCV. Een hoge OCV kan echter leiden tot groei van de vaste-elektrolytinterface (SEI) en elektrolytoxidatie in lithium-ionbatterijen veroorzaken, wat resulteert in capaciteitsverlies en een verhoogde interne weerstand (IR).
Figuur 3.2
Figuur 3.Figuur 3 toont de verschillende degradatiesnelheden van lithium-ionbatterijen bij verschillende laadtoestanden (SOC) gedurende een opslagperiode van tien jaar. De resterende capaciteit van lithium-ionbatterijen neemt sneller af naarmate de SOC-waarde toeneemt.
Figuur 3.3
Om batterijdegradatie te minimaliseren en de levensduur te verlengen, is het raadzaam om lithium-ionbatterijen op een gematigde laadtoestand (SOC) te houden. Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen op te laden of te ontladen tot ongeveer 50% SOC voordat u ze opbergt.
3.2 Tijdens cyclische werking
1) Temperatuur
Hoewel een verhoogde temperatuur tijdens het gebruik van de accu de prestaties tijdelijk kan verbeteren, verkort langdurig gebruik bij hoge temperaturen de levensduur van de accu. Een accu die bijvoorbeeld bij 30 °C wordt gebruikt, heeft een 20% kortere levensduur, terwijl de accu bij 45 °C slechts de helft meegaat dan 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 ze de ontlaadcapaciteit. Een batterij die 100% capaciteit biedt bij 27 °C, heeft slechts 50% capaciteit bij -18 °C.
De ontlaadcapaciteit van lithium-polymeercellen varieert met de temperatuur, waarbij lagere capaciteiten worden waargenomen bij lage temperaturen (0 °C, -10 °C, -20 °C) vergeleken met hogere temperaturen (25 °C, 40 °C, 60 °C). Het opladen van lithium-ionbatterijen bij lage temperaturen (onder 15 °C) kan leiden tot lithiumplating door de vertraagde opname van lithiumionen. Dit versnelt de degradatie van de batterij door de interne weerstand te verhogen en de ontlaadcapaciteit verder te verminderen.
Figuur 3.4
Om de levensduur en prestaties van lithium-ionaccu's te maximaliseren, is het raadzaam om ze bij gematigde temperaturen te gebruiken. Een temperatuur van 20 °C of iets lager is optimaal voor een maximale levensduur. Fabrikanten adviseren echter een iets hogere temperatuur van 27 °C wanneer een maximale gebruiksduur van de accu vereist is.
2) Diepte van de ontlading (DOD)
De ontladingsdiepte (DOD) heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van lithium-ionbatterijen. Diepe ontladingen creëren druk in de cellen en beschadigen de negatieve elektroden, waardoor het capaciteitsverlies toeneemt en het risico op celbeschadiging toeneemt. 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, wat resulteert in de kortst mogelijke levensduur bij continu gebruik. Om capaciteitsverlies te voorkomen, is het raadzaam diepe ontladingen te vermijden bij het vervangen van batterijen. Gedeeltelijke ontladingen en ladingen van lithium-ionbatterijen dragen bij aan een langere levensduur.
Fabrikanten beoordelen batterijen doorgaans volgens de 80% DOD-formule. Dit betekent dat slechts 80% van de geleverde energie tijdens gebruik wordt gebruikt, terwijl de resterende 20% wordt gereserveerd om de levensduur van de batterij te verlengen. Hoewel een verlaging van de DOD-waarde de levensduur van de batterij kan verlengen, kan een te lage DOD resulteren in een onvoldoende batterijduur en het onmogelijk maken om bepaalde taken uit te voeren.Voor lithium-ionbatterijen wordt een DOD-waarde van ongeveer 50% aanbevolen om een maximale levensduur en optimale gebruiksduur te bereiken.
3) Laadspanning
Lithium-ionaccu's kunnen een hoge capaciteit en langere gebruiksduur bereiken met hoge laadspanningen. Volledig opladen wordt echter afgeraden, omdat dit kan leiden tot lithiumplating, wat leidt tot capaciteitsverlies en schade aan de accu, wat het risico op brand of explosie vergroot.
Figuur 3.6
Figuur 3.6 illustreert de capaciteitsvermindering bij hoge laadspanningen (&(gt; 4,2 V/cel) en toont aan dat hogere spanningen leiden tot sneller capaciteitsverlies en een kortere levensduur. De aanbevolen laadspanning voor optimale capaciteit en veiligheid is 4,2 V. Een verlaging van de laadspanning met 70 mV kan de totale capaciteit met ongeveer 10% verlagen.
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 verhoging van de laadspanning met 0,10 V binnen het bereik van 3,90 V tot 4,30 V halveert.
Tabel 3.2
Om aanzienlijke degradatie van de batterij te voorkomen, moeten lithium-ionbatterijen worden opgeladen met een spanning lager dan 4,10 V. Een lagere laadspanning verlengt weliswaar de levensduur van de batterij, maar resulteert in een kortere gebruiksduur. Bovendien moet ontlading onder 2,5 V per cel worden vermeden en is een laadspanning van 3,92 V optimaal voor een zo lang mogelijke levensduur. Power Queen raadt daarom af... Een LiFePO4-accu opladen met een loodzuurlader, omdat de spanning onvoldoende is voor correct opladen. 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 accu te maximaliseren. Grote energieopslagsystemen voor satellieten of elektrische voertuigen daarentegen gebruiken een lagere spanningsdrempel om de levensduur van de accu te verlengen. Ongeacht de toepassing kan het overladen van lithium-ionaccu's de levensduur aanzienlijk verkorten en veiligheidsrisico's zoals brand of explosies met zich meebrengen, en vereist daarom zorgvuldig beheer.
4) Laadstroom/C-tarief
Lithium-ionbatterijen ondervinden verschillende negatieve effecten bij hoge C-waarden, waaronder een verhoogde interne weerstand, verlies van beschikbare energie, veiligheidsproblemen en onomkeerbaar capaciteitsverlies.
Een belangrijk gevolg van hoge C-waarden is lithiumplating. Wanneer een lithium-ionbatterij met een hoge stroomsterkte wordt geladen, migreren de lithiumionen snel, wat leidt tot een ophoping van lithium op het anodeoppervlak en de vorming van metallisch lithium. Dit proces wordt nog versterkt wanneer batterijen snel worden opgeladen bij lage temperaturen of hoge laadtoestanden (SOC).
Het afgezette lithium kan onder invloed van de zwaartekracht dendritische structuren vormen, waardoor de zelfontlading van de batterij toeneemt. In ernstige gevallen kan dit leiden tot kortsluiting en mogelijke brand. Bovendien dragen hoge laad- en ontlaadstromen bij aan een groter energieverlies door interne weerstand, die energie omzet in warmte. Als de C-waarde de aanbevolen waarde van de batterij overschrijdt, kan de verhoogde temperatuur de batterij belasten, wat leidt tot schade en een versneld capaciteitsverlies.
5) Cyclusfrequentie
Het regelmatig opladen van lithium-ionbatterijen, vooral wanneer dit vier of meer keer per dag gebeurt, kan mechanische spanning veroorzaken en de groei van de vaste elektrolyt-interfaselaag (SEI) bevorderen.
Tijdens een cyclus verliezen lithium-ionbatterijen zowel positieve als negatieve lithiumreactieplaatsen op de elektroden, waardoor hun capaciteit afneemt. De opbouw van de SEI-laag verhoogt de interne weerstand van de batterij en vermindert de elektronische geleidbaarheid en oplaadbaarheid.
Verdikking van de SEI-laag, afname van lithiumreactieplaatsen en andere chemische veranderingen in lithium-ionbatterijen leiden tot capaciteitsverlies en uiteindelijk tot batterijfalen. Hoewel er geen specifiek onderzoek is dat dit onderwerp direct behandelt, wordt aangenomen dat een hoge cyclusfrequentie de degradatie van de batterij versnelt vanwege de hoge temperaturen die ontstaan bij frequent gebruik.
Het voortdurend opladen van lithium-ionbatterijen zonder voldoende afkoeltijd kan 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:
Bewaar de batterij bij gematigde temperaturen: hoge temperaturen kunnen de levensduur van de batterij verkorten. Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen te bewaren of te gebruiken bij een gematigd temperatuurbereik van 5 °C tot 20 °C.
Gedeeltelijk ontladen en opladen: Gedeeltelijk ontladen en opladen van lithium-ionbatterijen kan hun levensduur verlengen. Vermijd diepe ontladingen boven 50% ontladingsdiepte (DOD) om de levensduur van de batterij te verlengen.
Handhaaf een gematigd laadniveau (SOC): Extreme laadniveaus kunnen leiden tot capaciteitsverlies en een kortere levensduur van de accu. Door lithium-ionaccu's op een gematigd laadniveau te houden, minimaliseert u degradatie en verlengt u hun levensduur.
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 u ze niet gebruikt: bewaar lithium-ionbatterijen met een laadstatus (SOC) van ongeveer 50% en bescherm ze tegen extreme temperaturen en vochtigheid wanneer u ze niet gebruikt.
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 lithium-ionaccu's, bent u ervan verzekerd dat ze de juiste spanning en stroom krijgen, waardoor schade wordt voorkomen en de levensduur wordt verlengd. Power Queen biedt geschikte laders. 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 lithiumaccu's in auto's hangt af van verschillende factoren, waaronder de kwaliteit van de accu, het gebruikspatroon en de omgevingsomstandigheden. Over het algemeen gaat een goed onderhouden lithiumaccu in een auto 8 tot 10 jaar mee, of zelfs langer.
De levensduur van de accu kan echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van het gebruik van het voertuig, de laadgewoonten, de omgevingstemperatuur en de rijstijl. Om een maximale levensduur en prestaties te garanderen, is het belangrijk om de richtlijnen van de fabrikant voor het onderhoud en opladen van de accu te volgen.
2. Hoe lang gaan lithium-accu's mee in een camper?
Een goed onderhouden Lithium-accu in een camperik Ze gaan doorgaans 5 tot 7 jaar of langer mee. Power Queen lithiumbatterijen, met een levensduur van 4.000 tot 15.000 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 capaciteit van de batterij, het apparaat waarin deze 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, gebruikspatronen en opslagomstandigheden. Correcte opslag en het handhaven van de aanbevolen laadstatus (SOC) zijn cruciaal voor het maximaliseren van de levensduur van de batterij. Zelfs wanneer ze niet worden gebruikt, kunnen lithium-ionbatterijen na verloop van tijd hun lading verliezen en moeten ze mogelijk vóór gebruik worden opgeladen.
4. Is een LiFePO4-accu veiliger dan een lithium-ionaccu?
Ja, lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4 of LFP)-accu's worden als veiliger beschouwd dan conventionele lithium-ion (Li-ion)-accu's. Dit komt door hun stabielere chemische samenstelling, waardoor ze minder vatbaar zijn voor oververhitting, thermische runaway en andere veiligheidsproblemen.
LiFePO4-accu's hebben een lager risico op thermische runaway omdat ze een lagere interne weerstand hebben. Dit betekent dat ze minder warmte genereren, wat de kans op celschade of explosie verkleint. Bovendien bieden ze een hogere thermische stabiliteit en zijn ze bestand tegen hoge temperaturen zonder capaciteitsverlies, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die een duurzame en betrouwbare stroombron vereisen.
Deel 6. De moeite waard zelf de investering in Lithium-ionbatterijen?
Vergeleken met verouderde loodzuuraccu's Lithium-ionaccu's zijn onmiskenbaar de betere keuze. Ze zijn lichter, hebben een hogere energieopslagcapaciteit en een lagere zelfontlading. Ze vereisen ook minder onderhoud en gaan langer mee. Hoewel ze in eerste instantie duurder zijn, leveren ze een aanzienlijke besparing op. Daarom beschouwen wij lithium-ionaccu's als een waardevolle investering. Ze bieden een betrouwbare en probleemloze manier om grote hoeveelheden energie op te slaan, wat vooral nuttig kan zijn wanneer dat het meest nodig is.
