Максимальна продуктивність за допомогою акумуляторів LiFePO4: порівняння зі свинцевими акумуляторами

Вибір правильного акумулятора має вирішальне значення для багатьох застосувань, таких як сонячні енергетичні системи, електромобілі та морські застосування. Двома найпопулярнішими типами акумуляторів є LiFePO4 та свинцево-кислотні акумулятори. У цій статті ми розглянемо відмінності між LiFePO4 та свинцево-кислотними акумуляторами та аргументуємо, чому LiFePO4 є кращим варіантом.

Оголошення: Усі дані взяті з Power Королева Лабораторія.

Приклад продукту:

ЛФП-50: Акумулятор Power Queen 12.8V 50Ah LiFePO4 Акумулятор

ЛФП-100: Power Queen 12.8V 100Ah LiFePO4 акумулятор

Короткий зміст порівняння:

батареятип	свинцево-кислотний акумуляторн		LiFePO4 Ббатареї
	VRLA-50AH	VRLA-100AH	12V50Ah	12 В 100 Аг
Щільність енергії	низький	низький	3 просто вище як свинцево-кислотний акумулятор	3 просто вище як свинцево-кислотний акумулятор
Внутрішній опір і саморозряд	високий	високий	низький	низький
ставка розряд	поганий	поганий	добре	добре
Температурна толерантність	поганий	поганий	добре	добре
життя	300	300	4000	4000

Щільність енергії – порівняння ваги, розміру та ємності

Під час вибору акумулятора вага та розмір є важливими факторами, які слід враховувати, особливо в тих випадках, коли мобільність має вирішальне значення. У цьому порівнянні розглядається вага, розміри, технічні характеристики моделі та щільність енергії акумуляторів VRLA та LFP.

Батарея від	Вага(кг)	Вимір(см3)	Модель	Щільність енергії (Аг/кг)
VRLA-50	15.15	23*13,8*21,1	12V55Ah	3.63
ВРЛА-100	27.40	33*17,1*21,4	12 В 100 Аг	3.65
VRLA2-100	28.11	33*17,1*21,4	12 В 100 Аг	3.56
ЛФП-50	4.98	17*19*17	12V50Ah	10.04
ЛФП-100	9.85	32*17*21	12 В 100 Аг	10,15

У цьому порівнянні ми розглянули п'ять різних акумуляторів: VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH та LFP-100AH. Вага цих акумуляторів коливалася від 10,97 фунтів для LFP-50AH до 60,4 фунтів для VRLA-100AH. Розміри акумуляторів також варіювалися: від 6,7 x 7,5 x 6,7 дюймів для LFP-50AH до 13 x 6,7 x 8,42 дюймів для VRLA-100AH ​​​​та VRLA2-100AH.

Технічні характеристики моделей також відрізнялися між акумуляторами, а значення напруги та ємності коливалися від 12 В 50 Аг для LFP-50 AH до 12 В 100 Аг як для VRLA-100 AH, так і для LFP-100 AH. Нарешті, ми порівняли щільність енергії кожного акумулятора в Аг/кг, причому акумулятори LFP демонстрували значно вищу щільність енергії, ніж акумулятори VRLA. Загалом, під час вибору акумулятора важливо враховувати як вагу, так і щільність енергії, щоб переконатися, що акумулятор підходить для вашого конкретного застосування.

Порівняння ємності розряду

Швидкість розряду – це максимальна величина струму, яку акумулятор може розрядити протягом певного періоду, зазвичай виражається в амперах (А) або як число, кратне ємності акумулятора, наприклад, C/10 або C/20. Вона відображає здатність акумулятора віддавати енергію з заданою швидкістю, причому вищі швидкості відповідають швидшому розряду, а нижчі – повільнішому. Швидкість розряду – це важлива характеристика акумулятора, особливо для застосувань, що потребують високої вихідної потужності, таких як електромобілі або електроінструменти.

Порівняно з акумуляторами LFP, акумулятори LA демонструють значно гіршу стабільність напруги під час швидкого розряду.

Кожна крива на діаграмі ілюструє вплив розряду зі швидкістю 0,2 C на стабільність напруги, при цьому напруга свинцево-кислотного акумулятора швидко падає, а акумулятор LFP демонструє набагато більшу стабільність.

Порівняння внутрішнього опору та саморозряду

Внутрішній опір – це важлива властивість акумулятора, яка може впливати на його продуктивність. Під час використання акумулятора потік електричного струму генерує тепло всередині нього через опір, який він створює. Це тепло може призвести до втрат енергії та знизити загальну ефективність акумулятора. Вищий внутрішній опір також означає, що для проходження того ж струму через акумулятор потрібно більше енергії, що може призвести до падіння напруги та зменшення ємності акумулятора.

	VRLA-50	ВРЛА-100	VRLA2-100	ЛФП-50	ЛФП-100
Внутрішній опір (мОм)	7.95	5.23	4 553	1	1

Ми бачимо, що свинцево-кислотні акумулятори мають дуже високий внутрішній опір. Цей високий внутрішній опір зумовлений їхньою конструкцією та хімічним складом. Пластини всередині акумулятора виготовлені зі свинцю, який має відносно низьку провідність порівняно з іншими металами, такими як мідь. Крім того, електроліт, який використовується в свинцево-кислотних акумуляторах, являє собою розведений розчин сірчаної кислоти, який має відносно високий опір порівняно з іншими типами електролітів. Ці фактори сприяють загальному високому внутрішньому опору свинцево-кислотних акумуляторів, що може негативно вплинути на їхню продуктивність та ефективність.

Саморозряд – ще один важливий фактор, що впливає на продуктивність акумулятора. Навіть коли акумулятор не використовується, він поступово втрачає свій заряд через хімічні реакції всередині нього. Швидкість саморозряду може змінюватися залежно від типу та віку акумулятора, а також інших факторів, таких як температура та умови зберігання. Саморозряд може бути проблемою для пристроїв, які не використовуються часто, оскільки акумулятор може втратити заряд, перш ніж його можна буде використовувати знову. Він також може з часом зменшити загальну ємність акумулятора, що може вплинути на його продуктивність та термін служби.

тип		день 1	день 6	день 11	день 16	день 21 рік	день 26	день 31
ВРЛА	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
ПК	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

Згідно з даними, LiFePO4 акумулятори демонструють значно нижчий внутрішній опір та нижчий саморозряд, ніж свинцево-кислотні акумулятори. Ці властивості сприяють вищій ємності та тривалішому терміну служби LiFePO4 акумуляторів.

Порівняння температурної переносимості

Температурна допускність стосується діапазону температур, у якому акумулятор може працювати безпечно та ефективно. Акумулятори чутливі до температури, і надмірне тепло або холод можуть суттєво вплинути на їхню продуктивність та термін служби.

Якщо акумулятор піддається впливу температур поза межами зазначеного діапазону, це може призвести до непоправного пошкодження внутрішніх компонентів, зниження ємності, скорочення терміну служби та навіть до таких загроз безпеці, як витік або вибух. Як правило, високі температури можуть прискорити хімічні реакції всередині акумулятора, що призводить до швидшої деградації та зниження продуктивності, тоді як низькі температури можуть уповільнити хімічні реакції, роблячи акумулятор менш ефективним та зменшуючи його ємність.

Тому під час вибору та використання акумуляторів важливо враховувати температурну допустимість конкретного типу акумулятора та забезпечити його експлуатацію в рекомендованому температурному діапазоні. Це може допомогти продовжити термін служби акумулятора та підтримувати його продуктивність і безпеку з часом.

Давайте тепер порівняємо ці два типи акумуляторів:

тип	VRLA-100Ah	VRLA-50Ah	ЛФП-100	ЛФП-50
Початкова напруга	13.05	13,15	13,19 років	13,19 років
80°C 10 хвилин	13,03	13,13	13,19 років	13,19 років
25°C10 хвилин	13,03	13,14	13,19 років	13,20
80°C 10 хвилин	13,01	13,11	13,19 років	13,20
25°C10 хвилин	13,00	13,11	13,20	13,20
80°C 10 хвилин	12,58	13,09	13,20	13,20
25°C10 хвилин	12,57	13,10	13,20	13,20

Акумулятор LiFePO4 має кращу температурну стійкість порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами.

Водонепроникний тест

Водонепроникність означає, що акумулятор розроблений таким чином, щоб витримувати пошкодження від контакту з водою або іншими рідинами.Водонепроникний акумулятор менш схильний до корозії, коротких замикань або інших проблем, які можуть потенційно пошкодити його під впливом вологи. Однак важливо зазначити, що водонепроникні акумулятори не повністю захищені від пошкодження водою, і з ними все одно слід поводитися обережно у вологому середовищі.

Промийте акумулятор водою з кожного боку протягом 10 хвилин, потім виміряйте напругу до та після.

Свинцево-кислотні акумулятори мають погану стабільність напруги до та після заряджання.

Високотемпературна циклічна ємність

Цикл високої температури означає тривале перебування акумулятора в умовах температур, що перевищують рекомендований робочий діапазон. Це може прискорити деградацію акумулятора, що призводить до зниження ємності та скорочення терміну служби. Це також може збільшити ризик виникнення небезпечних ситуацій, таких як витоки, протікання або навіть теплові перегріви. Тепер ми розмістимо акумулятори при температурі 55°C (131°F), щоб побачити, як вони себе ведуть.

Висновок: Циклічна стабільність акумуляторів LA набагато гірша, ніж у акумуляторів LFP.

Потужність представлена ​​синьою кривою, а стан здоров'я - червоною кривою.

Наша модель оцінки заряду акумулятора показує, що акумулятор зі станом заряду (SOH) 80% може витримати до 300 циклів за нормального використання, тоді як акумулятор LFP може витримати до 4000 циклів.

Ми вважаємо акумулятор із вмістом герметичності менше 80% неприйнятним згідно з нашими стандартами.

Експеримент з розбиранням для спостереження за внутрішньою структурою

свинцево-кислотний акумулятор

Всередині акумулятора LA майже немає захисту; повітряний клапан — це просто гумова втулка, яку можна легко зняти, і між окремими елементами захисту немає.

Зняття синьої гумової втулки оголює внутрішній вивід та безпосередньо електроліт. Внутрішнього захисту немає.

Акумулятор LFP

Усередині акумулятора LFP є структурні захисні пристрої, такі як захисні пластини та пінопластова вата з різними функціями, а внутрішня структура окремих внутрішніх елементів має захист від короткого замикання.

Висновок

Підсумовуючи, LiFePO4 акумулятори є чудовим варіантом для живлення морських пристроїв, таких як тролінгові двигуни, електромобілі, такі як будинки на колесах, та сонячні системи. Вони пропонують кілька переваг порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами, включаючи меншу вагу, довший термін служби, швидше заряджання, кращу продуктивність, безпеку та роботу без потреби в обслуговуванні. Хоча спочатку вони можуть бути дорожчими, їхня чудова продуктивність та довший термін служби роблять їх більш економічно ефективним варіантом у довгостроковій перспективі. Якщо ви плануєте замінити свій тролінговий двигун або акумулятор для будинку на колесах, інвестування в LiFePO4 акумулятор може бути гарним вибором.