Maximizando a energia com as baterias LifePO4: uma comparação com as baterias de chumbo
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Escolher a bateria certa é crucial para muitas aplicações, como sistemas de energia solar, veículos elétricos e aplicações marítimas. Dois dos tipos de bateria mais populares são as baterias de LiFePO4 e de chumbo-ácido. Neste artigo, exploramos as diferenças entre as baterias de LiFePO4 e de chumbo-ácido e argumentamos por que a LiFePO4 é a melhor opção.
Anúncio: Todos os dados são retirados do Power Rainha Laboratório.
Exemplo de produto:
LFP-50: Power Queen 12,8 V 50 Ah LiFePO4 Bateria
LFP-100: Power Queen 12,8 V 100 Ah Bateria LiFePO4
Resumo da comparação:
| bateriatipo | Bateria de chumbo-ácidon | LiFePO4 Bbaterias | ||
| VRLA-50AH | VRLA-100AH | 12V50Ah | 12V100Ah | |
| Densidade de energia | baixo | baixo | 3 apenas mais alto como Bateria de chumbo-ácido | 3 apenas mais alto como Bateria de chumbo-ácido |
| Resistência interna e Autodescarga | alto | alto | baixo | baixo |
| avaliar descarga | ruim | ruim | bom | bom |
| Tolerância à temperatura | ruim | ruim | bom | bom |
| vida | 300 | 300 | 4000 | 4000 |
Densidade energética – comparação de peso, tamanho e capacidade
Ao selecionar uma bateria, o peso e o tamanho são fatores importantes a serem considerados, especialmente em aplicações onde a mobilidade é crítica. Nesta comparação, examinamos o peso, as dimensões, as especificações do modelo e a densidade energética das baterias VRLA e LFP.
| Tipo de Bateria | Peso(kg） | Dimensão(cm3） | Modelo | Densidade de energia (Ah/kg) |
| VRLA-50 | 15.15 | 23*13,8*21,1 | 12V55Ah | 3,63 |
| VRLA-100 | 27,40 | 33*17,1*21,4 | 12V100Ah | 3,65 |
| VRLA2-100 | 28.11 | 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 | 10h15 |
Nesta comparação, analisamos cinco baterias diferentes: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH e LFP-100AH. O peso dessas baterias variava de 4,9 kg (LFP-50AH) a 27,2 kg (VRLA-100AH). As dimensões das baterias também variavam, com tamanhos variando de 17,5 x 19,5 x 17,5 cm (LFP-50AH) a 33 x 17,5 x 21,5 cm (VRLA-100AH e VRLA2-100AH).
As especificações dos modelos também diferiram entre as baterias, com tensões e capacidades nominais variando de 12 V 50 Ah para a LFP-50 AH a 12 V 100 Ah para a VRLA-100 AH e a LFP-100 AH. Por fim, comparamos a densidade energética de cada bateria em Ah/kg, com as baterias LFP apresentando densidades energéticas significativamente maiores do que as baterias VRLA. De modo geral, ao selecionar uma bateria, é importante considerar tanto o peso quanto a densidade energética para garantir que ela seja adequada à sua aplicação específica.
Comparação da capacidade de descarga de taxa
A capacidade de descarga nominal refere-se à quantidade máxima de corrente que uma bateria pode descarregar em um determinado período de tempo, geralmente expressa em amperes (A) ou como um múltiplo da capacidade da bateria, por exemplo, C/10 ou C/20. Ela representa a capacidade da bateria de fornecer energia a uma determinada taxa, com taxas mais altas correspondendo a uma descarga mais rápida e taxas mais baixas correspondendo a uma descarga mais lenta. A capacidade de descarga nominal é uma característica importante de desempenho de uma bateria, especialmente para aplicações que exigem alta potência de saída, como veículos elétricos ou ferramentas elétricas.
Em comparação com as baterias LFP, as baterias LA têm estabilidade de tensão significativamente pior durante a descarga de taxa.
Cada curva no gráfico ilustra o efeito da descarga a uma taxa de 0,2 C na estabilidade da tensão, com a tensão da bateria de chumbo-ácido caindo rapidamente e a bateria LFP mostrando uma estabilidade muito maior.
Comparação de resistência interna e autodescarga
A resistência interna é uma propriedade importante de uma bateria que pode afetar seu desempenho. Quando uma bateria é usada, o fluxo de corrente elétrica gera calor dentro dela devido à resistência que ela oferece. Esse calor pode levar à perda de energia e reduzir a eficiência geral da bateria. Uma resistência interna maior também significa que mais energia é necessária para conduzir a mesma quantidade de corrente através da bateria, o que pode levar a uma queda de tensão e à redução da capacidade da bateria.
|
| VRLA-50 | VRLA-100 | VRLA2-100 | LFP-50 | LFP-100 |
| Resistência interna (mΩ) | 7,95 | 5.23 | 4.553 | 1 | 1 |
Podemos observar que as baterias de chumbo-ácido têm uma resistência interna muito alta. Baterias de chumbo-ácido têm uma alta resistência interna devido ao seu design e composição química. As placas internas da bateria são feitas de chumbo, que possui uma condutividade relativamente baixa em comparação com outros metais, como o cobre. Além disso, o eletrólito usado nas baterias de chumbo-ácido é uma solução diluída de ácido sulfúrico, que possui uma resistência relativamente alta em comparação com outros tipos de eletrólitos. Esses fatores contribuem para a alta resistência interna geral das baterias de chumbo-ácido, o que pode afetar seu desempenho e eficiência.
A autodescarga é outro fator importante que afeta o desempenho da bateria. Mesmo quando não está em uso, a bateria perde carga gradualmente devido a reações químicas internas. A taxa de autodescarga pode variar dependendo do tipo e da idade da bateria, além de outros fatores, como temperatura e condições de armazenamento. A autodescarga pode ser um problema para dispositivos que não são usados com frequência, pois a bateria pode perder carga antes de poder ser usada novamente. A autodescarga também pode diminuir a capacidade geral da bateria ao longo do tempo, o que pode afetar seu desempenho e vida útil.
| tipo | dia 1 | dia 6 | dia 11 | dia 16 | dia 21 | dia 26 | dia 31 | |
|
VRLA | 50 | 13.20 | 13.18 | 13.16 | 13h15 | 13h15 | 13,14 | 13h15 |
| 100 | 13.24 | 13.20 | 13.17 | 13h15 | 13.11 | 13.07 | 13h05 | |
|
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 | |
De acordo com os dados, as baterias LiFePO4 apresentam resistência interna significativamente menor e menor autodescarga do que as baterias de chumbo-ácido. Essas características contribuem para a capacidade superior e a vida útil mais longa das baterias LiFePO4.
Comparação de tolerância de temperatura
A tolerância à temperatura refere-se à faixa de temperatura dentro da qual uma bateria pode operar com segurança e eficácia. As baterias são sensíveis à temperatura, e calor ou frio extremos podem afetar significativamente seu desempenho e vida útil.
Expor uma bateria a temperaturas fora da faixa especificada pode causar danos irreparáveis aos componentes internos, resultando em capacidade reduzida, vida útil mais curta e até mesmo riscos à segurança, como vazamento ou explosão. Geralmente, altas temperaturas podem acelerar reações químicas dentro da bateria, levando a uma degradação mais rápida e desempenho reduzido, enquanto baixas temperaturas podem retardar as reações químicas, tornando a bateria menos eficiente e reduzindo sua capacidade.
Portanto, ao selecionar e usar baterias, é importante considerar a tolerância de temperatura do tipo específico de bateria e garantir que ela seja operada dentro da faixa de temperatura recomendada. Isso pode ajudar a prolongar a vida útil da bateria e manter seu desempenho e segurança ao longo do tempo.
Vejamos agora a comparação desses dois tipos de bateria:
| tipo | VRLA-100Ah | VRLA-50Ah | LFP-100 | LFP-50 |
| Tensão inicial | 13h05 | 13,15 | 13,19 | 13,19 |
| 80℃10 minutos | 13,03 | 13,13 | 13,19 | 13,19 |
| 25℃10 minutos | 13,03 | 13,14 | 13,19 | 13,20 |
| 80℃10 minutos | 13,01 | 13,11 | 13,19 | 13,20 |
| 25℃10 minutos | 13,00 | 13,11 | 13,20 | 13,20 |
| 80℃10 minutos | 12,58 | 13,09 | 13,20 | 13,20 |
| 25℃10 minutos | 12,57 | 13,10 | 13,20 | 13,20 |
A bateria LiFePO4 tem uma tolerância à temperatura maior do que as baterias de chumbo-ácido.
Teste à prova d'água
Impermeabilização significa que a bateria foi projetada para resistir a danos causados pelo contato com água ou outros líquidos.Uma bateria à prova d'água é menos suscetível à corrosão, curto-circuitos ou outros problemas que podem danificá-la quando exposta à umidade. No entanto, é importante observar que baterias à prova d'água não são completamente imunes a danos causados pela água e, ainda assim, devem ser manuseadas com cuidado em ambientes úmidos.
Enxágue a bateria com água por 10 minutos de cada lado e depois meça a voltagem antes e depois.
Baterias de chumbo-ácido apresentam baixa estabilidade de voltagem antes e depois.
Capacidade de ciclo de alta temperatura
Ciclagem de alta temperatura refere-se à exposição de uma bateria a temperaturas acima da faixa de operação recomendada por um longo período. Isso pode causar deterioração acelerada da bateria, resultando em capacidade reduzida e vida útil mais curta. Também pode aumentar o risco de riscos à segurança, como vazamentos, dilatação ou até mesmo descontrole térmico. Agora, colocaremos as baterias a 55° (131°F) para verificar seu desempenho.
Conclusão: A estabilidade do ciclo das baterias LA é muito pior que a das baterias LFP.
A capacidade é representada pela curva azul e a saúde é mostrada pela curva vermelha.
Nosso modelo de estimativa de bateria sugere que uma bateria com um estado de saúde (SOH) de 80% pode durar até 300 ciclos sob uso normal, enquanto uma bateria LFP pode durar até 4.000 ciclos.
Consideramos uma bateria com menos de 80% de SOH inaceitável de acordo com nossos padrões.
Experimente a desmontagem para observar a estrutura interna
Bateria de chumbo-ácido
Quase não há proteção dentro da bateria LA, a válvula de ar é apenas uma capa de borracha que pode ser facilmente removida e não há proteção entre as células individuais.
A remoção da capa de borracha azul expõe diretamente a peça polar interna e o eletrólito. Não há proteção interna.
Bateria LFP
Dentro da bateria LFP, há dispositivos de proteção estrutural, como placas de proteção e espuma de algodão com diversas funções, e a estrutura interna das células únicas internas possui proteção contra curto-circuito.
Conclusão
Em resumo, as baterias LiFePO4 são uma excelente opção para alimentar aplicações marítimas, como motores elétricos de pesca, veículos elétricos como RVs e sistemas solares. Elas oferecem diversas vantagens em relação às baterias de chumbo-ácido, incluindo leveza, maior vida útil, carregamento mais rápido, melhor desempenho, segurança e operação sem manutenção. Embora possam ser mais caras inicialmente, seu desempenho superior e maior vida útil as tornam uma opção mais econômica a longo prazo. Se você planeja substituir a bateria do seu motor elétrico ou RV, investir em uma bateria LiFePO4 pode ser uma ótima escolha.
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