Maksymalizacja mocy za pomocą baterii LifePo4: porównanie z bateriami ołowiowymi
, Z PQ DE, 16 min czas czytania
Wybór odpowiedniego akumulatora ma kluczowe znaczenie w wielu zastosowaniach, np.: Np. do systemów zasilania energią słoneczną, pojazdów elektrycznych i zastosowań morskich. Dwa najpopularniejsze rodzaje akumulatorów to akumulatory LiFePO4 i kwasowo-ołowiowe. W tym artykule przyjrzymy się różnicom między akumulatorami LiFePO4 i kwasowo-ołowiowymi oraz uzasadnimy, dlaczego LiFePO4 jest lepszym wyborem.
Ogłoszenie: Wszystkie dane pochodzą z Power Królowa Laboratorium.
Przykładowy produkt:
LFP-50: Królowa Mocy 12,8 V 50 Ah LiFePO4 Bateria
LFP-100: Królowa Mocy 12,8 V 100 Ah Akumulator LiFePO4
Podsumowanie porównania:
| bateriatyp | Akumulator kwasowo-ołowiowyN | LiFePO4 Bbaterie | ||
| VRLA-50AH | VRLA-100AH | 12V50Ah | 12V100Ah | |
| Gęstość energii | Niski | Niski | 3 Tylko wyższy Jak Akumulator kwasowo-ołowiowy | 3 Tylko wyższy Jak Akumulator kwasowo-ołowiowy |
| Opór wewnętrzny I Samorozładowanie | wysoki | wysoki | Niski | Niski |
| wskaźnik wypisać | zły | zły | Dobry | Dobry |
| Tolerancja temperatury | zły | zły | Dobry | Dobry |
| życie | 300 | 300 | 4000 | 4000 |
Gęstość energii – porównanie masy, rozmiaru i pojemności
Przy wyborze akumulatora należy wziąć pod uwagę jego wagę i rozmiar, zwłaszcza w zastosowaniach, w których ważna jest mobilność. W tym porównaniu przyjrzymy się masie, wymiarom, specyfikacji modelu i gęstości energii akumulatorów VRLA i LFP.
| Typ baterii | Waga(kg） | Wymiar(cm3） | Model | Gęstość energii (Ah/kg) |
| VRLA-50 | 15.15 | Wymiary: 23*13,8*21,1 | 12V55Ah | 3.63 |
| VRLA-100 | 27,40 | Wymiary: 33*17,1*21,4 | 12V100Ah | 3,65 |
| VRLA2-100 | 28.11 | Wymiary: 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 |
W tym porównaniu przyjrzeliśmy się pięciu różnym akumulatorom: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH i LFP-100AH. Waga tych akumulatorów wahała się od 10,97 funta w przypadku LFP-50AH do 60,4 funta w przypadku VRLA-100AH. Wymiary akumulatorów również się różniły i wahały się od 6,7 x 7,5 x 6,7 cala w przypadku LFP-50AH do 13 x 6,7 x 8,42 cala w przypadku VRLA-100AH i VRLA2-100AH.
Specyfikacje modeli również różniły się między sobą, przy czym wartości napięcia i pojemności wahały się od 12 V 50 Ah dla LFP-50 AH do 12 V 100 Ah dla VRLA-100 AH i LFP-100 AH. Na koniec porównaliśmy gęstość energii każdego akumulatora w Ah/kg. Okazało się, że akumulatory LFP mają znacznie większą gęstość energii niż akumulatory VRLA. Ogólnie rzecz biorąc, przy wyborze akumulatora należy wziąć pod uwagę zarówno wagę, jak i gęstość energii, aby mieć pewność, że akumulator nadaje się do konkretnego zastosowania.
Porównanie wydajności rozładowania stawek
Pojemność rozładowcza odnosi się do maksymalnej ilości prądu, jaką akumulator może rozładować w danym okresie czasu, zwykle wyrażanej w amperach (A) lub jako wielokrotność pojemności akumulatora, np. Np. C/10 lub C/20. Reprezentuje ona zdolność akumulatora do dostarczania energii z określoną szybkością, przy czym wyższa szybkość odpowiada szybszemu rozładowaniu, a niższa szybkość odpowiada wolniejszemu rozładowaniu. Pojemność rozładowania jest ważną cechą wydajności akumulatora, zwłaszcza w zastosowaniach, w których wymagana jest duża moc wyjściowa, takich jak: Np. pojazdy elektryczne i elektronarzędzia.
W porównaniu do akumulatorów LFP, akumulatory LA mają znacznie gorszą stabilność napięcia podczas szybkiego rozładowania.
Każda krzywa na wykresie ilustruje wpływ rozładowywania z szybkością 0,2 C na stabilność napięcia, przy czym napięcie akumulatora kwasowo-ołowiowego spada szybko, a akumulator LFP wykazuje znacznie większą stabilność.
Porównanie oporu wewnętrznego i samorozładowania
Rezystancja wewnętrzna to ważna cecha akumulatora, która może mieć wpływ na jego wydajność. Podczas użytkowania akumulatora przepływ prądu elektrycznego wytwarza ciepło w akumulatorze ze względu na stawiany opór. Ciepło to może prowadzić do utraty energii i zmniejszenia ogólnej wydajności akumulatora. Większy opór wewnętrzny oznacza również, że do przepuszczenia przez akumulator tej samej ilości prądu potrzeba więcej energii, co może prowadzić do spadku napięcia i zmniejszenia pojemności akumulatora.
|
| VRLA-50 | VRLA-100 | VRLA2-100 | LFP-50 | LFP-100 |
| Rezystancja wewnętrzna (mΩ) | 7,95 | 5.23 | 4,553 | 1 | 1 |
Widzimy, że akumulatory kwasowo-ołowiowe mają naprawdę dużą rezystancję wewnętrzną. Akumulatory kwasowo-ołowiowe charakteryzują się dużą rezystancją wewnętrzną ze względu na swoją konstrukcję i skład chemiczny. Płyty wewnątrz akumulatora wykonane są z ołowiu, który ma stosunkowo niską przewodność w porównaniu do innych metali, np. miedzi. Ponadto elektrolit stosowany w akumulatorach kwasowo-ołowiowych to rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego, który w porównaniu z innymi rodzajami elektrolitu charakteryzuje się stosunkowo dużą rezystancją. Czynniki te przyczyniają się do ogólnie dużej rezystancji wewnętrznej akumulatorów kwasowo-ołowiowych, co może mieć wpływ na ich wydajność i sprawność.
Kolejnym istotnym czynnikiem wpływającym na wydajność akumulatora jest samorozładowanie. Nawet jeśli akumulator nie jest używany, stopniowo traci ładunek na skutek reakcji chemicznych zachodzących w akumulatorze. Szybkość samorozładowania może się różnić w zależności od rodzaju i wieku akumulatora, a także innych czynników, takich jak temperatura i warunki przechowywania. Samorozładowanie może być problemem w przypadku urządzeń, które nie są często używane, ponieważ bateria może się rozładować, zanim będzie można jej ponownie użyć. Z czasem może również zmniejszyć się ogólna pojemność akumulatora, co może mieć wpływ na jego wydajność i żywotność.
| typ | dzień 1 | dzień 6 | dzień 11 | dzień 16 | dzień 21 | dzień 26 | dzień 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 | |
Zgodnie z danymi, akumulatory LiFePO4 mają znacznie niższą rezystancję wewnętrzną i niższe samorozładowanie niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Właściwości te przyczyniają się do większej pojemności i dłuższej żywotności akumulatorów LiFePO4.
Porównanie tolerancji temperaturowej
Tolerancja temperatury odnosi się do zakresu temperatur, w którym akumulator może działać bezpiecznie i efektywnie. Akumulatory są wrażliwe na temperaturę, a ekstremalne ciepło lub zimno może znacząco wpłynąć na ich wydajność i żywotność.
Narażenie akumulatora na działanie temperatur spoza określonego zakresu może spowodować nieodwracalne uszkodzenie jego podzespołów wewnętrznych i skutkować zmniejszeniem pojemności, krótszą żywotnością, a nawet wystąpieniem zagrożeń dla bezpieczeństwa, takich jak wyciek lub wybuch. Ogólnie rzecz biorąc, wysokie temperatury mogą przyspieszyć reakcje chemiczne zachodzące w akumulatorze, co prowadzi do szybszej degradacji i zmniejszenia wydajności, natomiast niskie temperatury mogą spowolnić reakcje chemiczne, co sprawia, że akumulator jest mniej wydajny i zmniejsza się jego pojemność.
Dlatego wybierając i używając baterii, należy wziąć pod uwagę tolerancję temperatury konkretnego typu baterii i upewnić się, że będzie ona używana w zalecanym zakresie temperatur. Może to pomóc wydłużyć żywotność akumulatora i utrzymać jego wydajność i bezpieczeństwo przez długi czas.
Przyjrzyjmy się teraz porównaniu tych dwóch typów baterii:
| typ | VRLA-100Ah | VRLA-50Ah | LFP-100 | LFP-50 |
| Napięcie początkowe | 13.05 | 13,15 | 13,19 | 13,19 |
| 80℃10 protokół | 13,03 | 13,13 | 13,19 | 13,19 |
| 25℃10 protokół | 13,03 | 13,14 | 13,19 | 13,20 |
| 80℃10 protokół | 13,01 | 13,11 | 13,19 | 13,20 |
| 25℃10 protokół | 13,00 | 13,11 | 13,20 | 13,20 |
| 80℃10 protokół | 12,58 | 13,09 | 13,20 | 13,20 |
| 25℃10 protokół | 12,57 | 13,10 | 13,20 | 13,20 |
Akumulator LiFePO4 ma większą tolerancję temperatury niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.
Test wodoodporności
Wodoodporność oznacza, że akumulator jest zaprojektowany tak, aby był odporny na uszkodzenia spowodowane kontaktem z wodą lub innymi płynami.Wodoodporny akumulator jest mniej podatny na korozję, zwarcia i inne problemy, które mogłyby go uszkodzić w przypadku narażenia na działanie wilgoci. Należy jednak pamiętać, że wodoodporne baterie nie są całkowicie odporne na działanie wody i należy obchodzić się z nimi ostrożnie, gdy są używane w wilgotnym środowisku.
Płucz akumulator wodą przez 10 minut z każdej strony, a następnie zmierz napięcie przed i po.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają słabą stabilność napięcia przed i po.
Pojemność cyklu wysokotemperaturowego
Cykl wysokiej temperatury oznacza wystawienie akumulatora na działanie temperatur przekraczających zalecany zakres roboczy przez dłuższy okres czasu. Może to spowodować przyspieszone zużycie akumulatora, czego efektem będzie zmniejszenie jego pojemności i skrócenie żywotności. Może to również zwiększyć ryzyko wystąpienia zagrożeń bezpieczeństwa, takich jak przecieki, pęcznienie, a nawet niekontrolowane zmiany temperatury. Teraz umieściliśmy baterie w temperaturze 55° (131°F), aby sprawdzić ich wydajność.
Wniosek: Stabilność cyklu akumulatorów LA jest znacznie gorsza niż akumulatorów LFP.
Pojemność jest reprezentowana przez niebieską krzywą, a stan zdrowia przez czerwoną krzywą.
Nasz model szacowania żywotności baterii sugeruje, że bateria o stanie sprawności (SOH) wynoszącym 80% może wytrzymać do 300 cykli przy normalnym użytkowaniu, natomiast bateria LFP może wytrzymać do 4000 cykli.
Akumulator o SOH niższym niż 80% uważamy za niedopuszczalny według naszych standardów.
Eksperymentuj z demontażem, aby zaobserwować strukturę wewnętrzną
Akumulator kwasowo-ołowiowy
Akumulator LA nie posiada praktycznie żadnej ochrony, zawór powietrza to po prostu gumowa tuleja, którą można łatwo usunąć, a pomiędzy poszczególnymi ogniwami nie ma żadnej ochrony.
Po zdjęciu niebieskiej gumowej osłony wewnętrzny biegun i elektrolit zostają bezpośrednio odsłonięte. Wewnątrz nie ma żadnej ochrony.
Bateria LFP
Wewnątrz akumulatora LFP znajdują się strukturalne urządzenia zabezpieczające, takie jak płyty ochronne i pianka bawełniana, które spełniają różne funkcje, a wewnętrzna struktura pojedynczych ogniw ma zabezpieczenie przed zwarciem.
Wniosek
Podsumowując, akumulatory LiFePO4 stanowią doskonały wybór do zasilania urządzeń morskich, takich jak silniki zaburtowe, pojazdy elektryczne (np. kampery) i systemy solarne. Oferują szereg zalet w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, w tym niewielką wagę, dłuższą żywotność, szybsze ładowanie, lepszą wydajność, bezpieczeństwo i bezobsługową pracę. Mimo że na początku mogą wydawać się droższe, ich lepsza wydajność i dłuższa żywotność sprawiają, że w dłuższej perspektywie są bardziej opłacalną opcją. Jeśli planujesz wymianę silnika zaburtowego lub akumulatora w kamperze, inwestycja w akumulator LiFePO4 może być dobrym wyborem.
Posty na blogu
-
, Z Liu Ling Jaka jest optymalna waga baterii 12 V dla łodzi?
-
, Z Liu Ling Najlepsze wskazówki dotyczące rozszerzenia istniejącego baterii: Wydaj więcej zasilania
-
, Z Liu Ling Jak długo trwają baterie samochodowe?
