![[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)
[Pełne wskazówki] Jak długo akumulatory litowe ?
, Von Liu Ling, 15 min Lesezeit
Spis treści
Część 1. Czym są baterie litowo-jonowe?
Część 2. Jak długo działają baterie litowo-jonowe?
Część 3. Czynniki wpływające na żywotność baterii litowo-jonowych
3.1 Podczas przechowywania
3.2 Podczas cyklu pracy
Część 4. Metody wydłużania żywotności baterii litowo-jonowych Część 5. Często zadawane pytania dotyczące akumulatorów litowo-jonowych
Część 6. Czy warto inwestować w baterie litowo-jonowe?
Część 1. Czym są baterie litowo-jonowe?
Akumulatory litowo-jonowe, w tym Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4), nadają się do ponownego ładowania, a głównym składnikiem elektrolitu są jony litu. Akumulatory LiFePO4 oferują szereg zalet w porównaniu z innymi typami akumulatorów, takich jak: B. dłuższa żywotność, wyższa wydajność i gęstość energetyczna, mniejsze wymagania konserwacyjne, większe bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska. Dzięki tym właściwościom idealnie nadają się do systemów zasilania poza siecią, zastosowań wymagających wysokiej wydajności i rozwiązań mobilnych.
Akumulatory litowo-jonowe są często stosowane jako akumulatory rozruchowe w pojazdach ze względu na ich wysoką gęstość energii i niską wagę. Są one dobrze przystosowane do tego zastosowania, ponieważ mogą zapewnić krótki impuls prądu o dużym natężeniu, potrzebny do uruchomienia silnika. Akumulatory litowo-jonowe używane jako akumulatory rozruchowe mają z reguły mniejszą pojemność i nie należy ich rozładowywać zbyt głęboko, aby uniknąć uszkodzenia.
Z kolei akumulatory LiFePO4 idealnie sprawdzają się jako akumulatory głębokiego rozładowania. Są odporne na częste głębokie rozładowania, dzięki czemu idealnie nadają się do magazynowania energii odnawialnej i innych zastosowań głębokiego cyklu. Akumulatory LiFePO4 charakteryzują się dłuższą żywotnością niż akumulatory litowo-jonowe i mogą zapewniać wysoką wydajność w zastosowaniach przez dłuższy czas. Dowiedz się więcej o różnicach między dwoma typami baterii na stronie Głęboki cykl ładowania i rozruch akumulatora morskiego.
Część 2. Jak długo działają baterie litowo-jonowe?
Standardowa bateria litowo-jonowa wystarcza średnio na 2–3 lata, w zależności od intensywności użytkowania. Jednakże przy odpowiedniej konserwacji i przestrzeganiu instrukcji producenta, żywotność ta może zostać wydłużona nawet do pięciu lat. Akumulatory litowo-jonowe są wrażliwe na temperaturę, a wysokie temperatury mogą znacznie skrócić ich żywotność. Dlatego ważne jest, aby przechowywać akumulator litowo-jonowy w chłodnym i suchym miejscu, aby uniknąć narażenia na działanie ciepła i przedłużyć jego żywotność.
Akumulatory LiFePO4 to bardziej zaawansowany i zrównoważony typ akumulatorów litowo-jonowych, który zyskuje coraz większą popularność w branży. Te akumulatory mają dłuższą żywotność niż tradycyjne akumulatory litowo-jonowe i mogą działać nawet 10 lat lub dłużej.Ponadto akumulatory LiFePO4 są wyjątkowo stabilne i bezpieczne, co sprawia, że stanowią bardziej niezawodne i zrównoważone rozwiązanie w zastosowaniach mobilnych i wymagających zasilania poza siecią.
Główną zaletą akumulatorów LiFePO4 jest ich zdolność do wytrzymywania większej liczby cykli ładowania i rozładowania. Podczas gdy konwencjonalne baterie litowo-jonowe wytrzymują do 500-1000 cykli ładowania, baterie LiFePO4 wytrzymują nawet 2000 cykli, co sprawia, że w dłuższej perspektywie są trwalszym i bardziej ekonomicznym rozwiązaniem. Akumulator LiFePO4 od Królowa Mocy wytrzymuje od 4000 do 15000 cykli ładowania i ma żywotność ponad 10 lat, co czyni go idealną alternatywą dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ponadto akumulatory LiFePO4 są znacznie bezpieczniejsze niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe, ponieważ ich skład chemiczny sprawia, że są mniej podatne na przegrzanie lub wybuch.
Power Queen oferuje wysokiej jakości akumulatory LiFePO4 zaprojektowane z myślą o dłuższej żywotności, wyższej wydajności i zrównoważonym rozwoju. Oferujemy szeroki zakres rozmiarów i pojemności akumulatorów odpowiednich do różnych zastosowań w zakresie zasilania poza siecią i mobilności. Power Queen szczyci się jakością i trwałością swoich akumulatorów, które są dokładnie testowane, aby zagwarantować satysfakcję klienta.
Część 3. Czynniki wpływające na żywotność baterii litowo-jonowych
Zgodnie z badaniem Badanie czynników wpływających na degradację baterii litowo-jonowychOto czynniki, które mogą mieć wpływ na żywotność baterii litowo-jonowych.
3.1 Podczas przechowywania
1) Temperatura
Główną przyczyną utraty pojemności akumulatora podczas przechowywania jest temperatura. Wyższa temperatura powoduje rozkład termiczny elektrod i elektrolitu.
Rozkład elektrolitu powoduje zwiększenie grubości warstwy SEI („Solid Electrolyte Interface”) na anodzie, co powoduje zużycie jonów litu, zwiększenie oporu wewnętrznego i zmniejszenie pojemności akumulatora. W wyniku rozkładu powstają również gazy, które zwiększają ciśnienie wewnętrzne i stwarzają zagrożenie dla bezpieczeństwa. Jak pokazano w tabeli 3.1, akumulatory litowo-jonowe przechowywane w tym samym stanie naładowania (40%) tracą różną procentową pojemność w ciągu roku w różnych temperaturach.
Stopień degradacji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a ekstremalne temperatury znacznie przyspieszają utratę pojemności. Na przykład wzrost temperatury o 25 °C z 0 °C do 25 °C powoduje utratę wydajności wynoszącą zaledwie 2%, podczas gdy wzrost o 20 °C z 40 °C do 60 °C powoduje utratę wydajności wynoszącą 10%.
Tabela 3.1
Temperatury powyżej 30°C są uważane za stresujące dla akumulatorów litowo-jonowych i mogą prowadzić do znacznego skrócenia ich kalendarzowej żywotności. Aby wydłużyć żywotność baterii, zaleca się przechowywanie baterii litowo-jonowych w temperaturze od 5°C do 20°C.
2) Stan naładowania (SOC)
W przypadku akumulatorów litowo-jonowych napięcie w obwodzie otwartym (OCV) wzrasta wraz ze wzrostem stanu naładowania (SOC), jak pokazano na rysunku 3.2. Podczas przechowywania wyższy stopień naładowania akumulatora przekłada się na wyższy poziom naładowania OCV. Jednak wysokie napięcie OCV może prowadzić do wzrostu granicy faz stałego elektrolitu (SEI) i wywołać utlenianie elektrolitu w akumulatorach litowo-jonowych, co skutkuje utratą pojemności i wzrostem rezystancji wewnętrznej (IR).
Rysunek 3.2
Rysunek 3.Rysunek 3 przedstawia różną szybkość degradacji akumulatorów litowo-jonowych przy różnych wartościach SOC w okresie dziesięciu lat przechowywania. Pojemność akumulatorów litowo-jonowych maleje szybciej wraz ze wzrostem wartości SOC.
Rysunek 3.3
Aby zminimalizować degradację akumulatora i wydłużyć jego żywotność, zaleca się utrzymywanie akumulatorów litowo-jonowych na umiarkowanym poziomie naładowania. Zaleca się ładowanie lub rozładowywanie akumulatorów litowo-jonowych do poziomu około 50% naładowania przed przechowywaniem.
3.2 Podczas cyklu operacyjnego
1) Temperatura
Choć wyższa temperatura podczas pracy akumulatora może tymczasowo poprawić jego wydajność, dłuższe cykle pracy w wysokich temperaturach skracają jego żywotność. Na przykład akumulator pracujący w temperaturze 30 °C ma o 20% krótszy cykl życia, podczas gdy w temperaturze 45 °C wytrzymuje o połowę krócej niż w temperaturze 20 °C.
Producenci określają nominalną temperaturę pracy na 27 °C, aby zoptymalizować czas pracy akumulatora. Z kolei ekstremalnie niskie temperatury zwiększają opór wewnętrzny i zmniejszają pojemność rozładowczą. Akumulator, który ma 100% pojemności w temperaturze 27°C, będzie miał tylko 50% pojemności w temperaturze -18°C.
Pojemność rozładowcza ogniw litowo-polimerowych zmienia się w zależności od temperatury. W niskich temperaturach (0°C, -10°C, -20°C) obserwuje się niższe pojemności niż w wyższych temperaturach (25°C, 40°C, 60°C). Ładowanie akumulatorów litowo-jonowych w niskich temperaturach (poniżej 15°C) może prowadzić do osadzania się litu ze względu na spowolnione magazynowanie jonów litu, co przyspiesza degradację akumulatora poprzez zwiększenie rezystancji wewnętrznej i dalsze zmniejszenie pojemności rozładowania.
Rysunek 3.4
Aby maksymalnie wydłużyć żywotność i wydajność akumulatorów litowo-jonowych, zaleca się ich eksploatację w umiarkowanej temperaturze. Optymalna temperatura, aby osiągnąć maksymalną żywotność, to 20 °C lub nieco niższa. Producenci zalecają jednak nieco wyższą temperaturę, wynoszącą 27°C, jeśli wymagany jest maksymalny czas pracy akumulatora.
2) Głębokość zrzutu (DOD)
Głębokość rozładowania („DOD”) ma istotny wpływ na żywotność akumulatorów litowo-jonowych. Głębokie rozładowania wytwarzają ciśnienie w ogniwach i uszkadzają elektrody ujemne, co przyspiesza utratę pojemności i zwiększa ryzyko uszkodzenia ogniwa. Jak pokazano na rysunku 3.5, większa głębokość rozładowania skutkuje krótszą żywotnością akumulatora.
Rysunek 3.5
Głębokość zrzutu przekraczająca 50% określana jest mianem zrzutu głębokiego. Gdy napięcie akumulatora litowo-jonowego spadnie z 4,2 V do 3,0 V, zużywane jest około 95% jego energii, co skutkuje najkrótszą możliwą żywotnością akumulatora przy ciągłym ładowaniu i ładowaniu. Aby uniknąć utraty pojemności, zaleca się unikać głębokiego rozładowania podczas wymiany akumulatora. Częściowe rozładowania i ładowania akumulatorów litowo-jonowych pomagają wydłużyć ich żywotność.
Producenci zazwyczaj klasyfikują akumulator według wzoru 80% DOD, co oznacza, że podczas użytkowania wykorzystywane jest tylko 80% dostarczanej energii, a pozostałe 20% jest zarezerwowane w celu wydłużenia żywotności akumulatora. Chociaż obniżenie wartości DOD może wydłużyć żywotność baterii, zbyt niska wartość DOD może skutkować niewystarczającą żywotnością baterii i uniemożliwić wykonywanie niektórych zadań.W przypadku akumulatorów litowo-jonowych zaleca się wartość DOD wynoszącą około 50%, aby osiągnąć maksymalną żywotność i optymalny czas pracy.
3) Napięcie ładowania
Akumulatory litowo-jonowe osiągają dużą pojemność i dłuższy czas pracy przy wysokim napięciu ładowania. Pełne ładowanie nie jest jednak zalecane, ponieważ może spowodować osadzanie się litu, co prowadzi do utraty pojemności i potencjalnego uszkodzenia akumulatora, zwiększając ryzyko pożaru lub wybuchu.
Rysunek 3.6
Rysunek 3.6 ilustruje utratę pojemności przy wysokich napięciach ładowania (> 4,2 V/ogniwo) i pokazuje, że wyższe napięcia prowadzą do szybszej utraty pojemności i krótszego okresu eksploatacji. Zalecane napięcie ładowania zapewniające optymalną pojemność i bezpieczeństwo wynosi 4,2 V. Zmniejszenie napięcia ładowania o 70 mV może zmniejszyć całkowitą pojemność o około 10%.
Z tabeli 3.2 wynika, że żywotność cyklu jest najdłuższa przy napięciu ładowania 3,90 V (2400–4000 cykli) i ulega zmniejszeniu o połowę przy każdym wzroście napięcia ładowania o 0,10 V w zakresie od 3,90 V do 4,30 V.
Tabela 3.2
Aby uniknąć znacznego pogorszenia jakości akumulatora, akumulatory litowo-jonowe należy ładować napięciem poniżej 4,10 V. Niższe napięcie ładowania wydłuża żywotność akumulatora, ale skutkuje krótszym czasem pracy. Ponadto należy unikać rozładowywania poniżej 2,5 V/ogniwo. Aby uzyskać najdłuższą żywotność akumulatora, optymalne napięcie ładowania wynosi 3,92 V. Z tego powodu Power Queen nie zaleca ładowanie akumulatora Lifepo4 za pomocą ładowarki kwasowo-ołowiowejponieważ jego napięcie nie jest wystarczające do prawidłowego ładowania. Poniżej znajdziesz format zalecanego napięcia ładowania dla różnych systemów akumulatorów głębokiego cyklu.
Zalecane napięcie ładowania zależy od rodzaju akumulatora głębokiego rozładowania. W przypadku urządzeń elektronicznych, takich jak laptopy i telefony komórkowe, w celu wydłużenia czasu pracy baterii stosuje się wyższy próg napięcia. Natomiast duże systemy magazynowania energii dla satelitów i pojazdów elektrycznych ustawiają niższy próg napięcia, aby wydłużyć żywotność akumulatora. Bez względu na zastosowanie, nadmierne ładowanie akumulatorów litowo-jonowych może znacznie skrócić ich żywotność i stwarzać zagrożenia dla bezpieczeństwa, np. pożar lub wybuch, dlatego też wymaga ostrożnego postępowania.
4) Prąd ładowania/współczynnik C
W przypadku baterii litowo-jonowych wysokie wartości współczynnika C powodują szereg niekorzystnych skutków, w tym zwiększoną rezystancję wewnętrzną, utratę dostępnej energii, problemy z bezpieczeństwem i nieodwracalną utratę pojemności.
Istotną konsekwencją wysokich wartości C jest litowanie. Gdy akumulator litowo-jonowy jest ładowany dużym prądem, jony litu migrują szybko, co powoduje gromadzenie się litu na powierzchni anody i tworzenie litu metalicznego. Proces ten ulega dalszemu zaostrzeniu, gdy akumulatory są ładowane szybko w niskich temperaturach lub przy wysokim stanie naładowania (SOC).
Osadzony lit pod wpływem grawitacji może tworzyć struktury dendrytyczne, co przyspiesza samorozładowanie akumulatora. W poważnych przypadkach może to prowadzić do zwarć i pożarów. Ponadto wysokie prądy ładowania i rozładowywania przyczyniają się do większych strat energii ze względu na opór wewnętrzny, który zamienia energię w ciepło. Jeżeli współczynnik C przekroczy zalecaną dla akumulatora wartość, podwyższona temperatura może nadwyrężyć akumulator, powodując uszkodzenia i przyspieszoną utratę pojemności.
5) Częstotliwość cyklu
Częste cykle ładowania akumulatorów litowo-jonowych, zwłaszcza cztery lub więcej razy dziennie, mogą prowadzić do naprężeń mechanicznych i sprzyjać rozwojowi warstwy międzyfazowej elektrolitu stałego (SEI).
Podczas cyklu akumulatory litowo-jonowe tracą zarówno dodatnie, jak i ujemne miejsca reakcji litu na elektrodach, co zmniejsza ich pojemność. Struktura warstwy SEI zwiększa rezystancję wewnętrzną akumulatora, zmniejszając przewodnictwo elektryczne i pojemność ładowania.
Pogrubienie warstwy SEI, redukcja miejsc reakcji litu i inne zmiany chemiczne w akumulatorach litowo-jonowych prowadzą do utraty pojemności i ostatecznie do awarii akumulatora. Mimo że nie ma konkretnych badań bezpośrednio zajmujących się tym zagadnieniem, uważa się, że wysoka częstotliwość cykli przyspiesza degradację akumulatora ze względu na wysokie temperatury generowane podczas częstego użytkowania.
Ciągłe ładowanie akumulatorów litowo-jonowych bez wystarczającego czasu chłodzenia może powodować stres chemiczny, prowadzący do rozkładu elektrolitów i elektrod.
Część 4. Metody wydłużania żywotności akumulatorów litowo-jonowych
Aby przedłużyć żywotność baterii litowo-jonowych, należy przestrzegać następujących wskazówek:
Przechowuj akumulator w umiarkowanej temperaturze: wysokie temperatury mogą skrócić żywotność akumulatora. Zaleca się przechowywanie i użytkowanie akumulatorów litowo-jonowych w umiarkowanym zakresie temperatur od 5°C do 20°C.
Częściowe rozładowanie i ładowanie: Częściowe rozładowanie i ładowanie akumulatorów litowo-jonowych może wydłużyć ich żywotność. Aby wydłużyć żywotność akumulatora, należy unikać głębokich rozładowań powyżej 50% DOD.
Utrzymuj umiarkowane wartości SOC: Ekstremalne wartości SOC mogą prowadzić do utraty pojemności i skrócenia żywotności baterii. Utrzymywanie akumulatorów litowo-jonowych na średnim poziomie SOC minimalizuje degradację i wydłuża ich żywotność.
Unikać narażania na działanie ciepła: Wysokie temperatury podczas użytkowania lub przechowywania mogą zwiększyć grubość SEI i wywołać utlenianie elektrolitu, co prowadzi do utraty pojemności i skrócenia żywotności.
Przechowuj baterie prawidłowoKiedy nie są używane: Przechowuj akumulatory litowo-jonowe w stanie naładowania wynoszącym ok. 50% i chroń je przed ekstremalnymi temperaturami i wilgocią, kiedy nie są używane.
Unikaj szybkiego ładowania i rozładowywania: Szybkie ładowanie i rozładowywanie generuje nadmierne ciepło, które z czasem może uszkodzić wewnętrzne elementy akumulatora i skrócić jego ogólną żywotność.
Używaj ładowarek OEM (Original Equipment Manufacturer): Używanie ładowarek OEM zaprojektowanych specjalnie do akumulatorów litowo-jonowych zapewnia, że otrzymują one właściwe napięcie i natężenie prądu, co zapobiega uszkodzeniom i wydłuża ich żywotność. Power Queen oferuje odpowiednie Ładowarki akumulatorów LiFePO4 do ładowania akumulatorów litowych LiFePO4.
Część 5. Najczęściej zadawane pytania dotyczące akumulatora litowo-jonowego
1. Jak długo wytrzymują baterie litowe w samochodach?
Żywotność akumulatorów litowych w samochodach zależy od kilku czynników, m.in. jakości akumulatora, sposobu użytkowania i warunków środowiskowych. Ogólnie rzecz biorąc, dobrze utrzymany akumulator litowy w samochodzie może wytrzymać od 8 do 10 lat, a nawet dłużej.
Czas eksploatacji może się jednak znacznie różnić w zależności od częstotliwości użytkowania pojazdu, zwyczajów związanych z ładowaniem, temperatury otoczenia i stylu jazdy. Aby zapewnić maksymalną żywotność i wydajność akumulatora, należy przestrzegać wytycznych producenta dotyczących konserwacji i ładowania.
2. Jak długo wytrzymują baterie litowe w kamperze?
Dobrze utrzymany Akumulator litowy w kamperzeja trwa zwykle od 5 do 7 lat lub dłużej. Baterie litowe Power Queen o cyklu życia sięgającym 4000-15000 cykli mogą działać przez ponad 10 lat.
3. Jak długo bateria litowa może działać bez ładowania?
Czas działania akumulatora litowo-jonowego bez ładowania zależy od kilku czynników, m.in. pojemności akumulatora, urządzenia, w którym się znajduje, i zużycia energii przez urządzenie. Średni czas działania większości akumulatorów litowo-jonowych bez ładowania wynosi od 2 do 10 lat, w zależności od warunków przechowywania. Okres ten może jednak ulec zmianie w zależności od temperatury, warunków użytkowania i przechowywania. Prawidłowe przechowywanie i utrzymywanie zalecanego stanu naładowania (SOC) mają kluczowe znaczenie dla wydłużenia żywotności akumulatora. Nawet gdy nie są używane, akumulatory litowo-jonowe mogą z czasem tracić ładunek i wymagać ponownego naładowania przed ponownym użyciem.
4. Czy akumulator LiFePO4 jest bezpieczniejszy niż akumulator litowo-jonowy?
Tak, baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4 lub LFP) są uważane za bezpieczniejsze niż konwencjonalne baterie litowo-jonowe (Li-ion). Dzieje się tak ze względu na ich stabilniejszą strukturę chemiczną, dzięki czemu są mniej podatne na przegrzanie, niekontrolowane zmiany temperatury i inne problemy związane z bezpieczeństwem.
Akumulatory LiFePO4 mają niższe ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury, ponieważ mają niższy opór wewnętrzny, co oznacza, że wytwarzają mniej ciepła, a to z kolei zmniejsza prawdopodobieństwo uszkodzenia ogniwa lub wybuchu. Ponadto charakteryzują się większą stabilnością termiczną i mogą wytrzymywać wysokie temperatury bez utraty pojemności, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań wymagających ciągłego i niezawodnego źródła zasilania.
Część 6. Warto się ten inwestycja W Akumulatory litowo-jonowe?
W porównaniu do przestarzałych akumulatorów kwasowo-ołowiowych Akumulatory litowo-jonowe są bez wątpienia lepszym wyborem. Są lżejsze, mają większą pojemność magazynowania energii i niższy współczynnik samorozładowania. Wymagają również mniej konserwacji i mają dłuższą żywotność. Mimo że początkowo są droższe, oszczędności, jakie przynoszą, są znaczące. Dlatego uważamy, że baterie litowo-jonowe są wartościową inwestycją. Stanowią niezawodny i bezproblemowy sposób magazynowania dużych ilości energii, co może być szczególnie przydatne wtedy, gdy jest najbardziej potrzebna.
Blog posts
-
, Von Liu Ling Jaka jest optymalna waga baterii 12 V dla łodzi ?
-
, Von Liu Ling Najlepsze wskazówki dotyczące rozszerzenia istniejącego baterii: Wydaj więcej wydajności
-
, Von Liu Ling Jak długo akumulatory samochodowe ?
