Пълното ръководство за литиево-йонна батерия за мотокар срещу оловно-киселинна

Когато става въпрос за избор на подходяща батерия за вашето приложение, вероятно имате списък с условия, които трябва да изпълните. Колко напрежение е необходимо, какво е изискването за капацитет, циклично или в режим на готовност и т.н.

След като стесните спецификите, може да се чудите „имам ли нужда от литиева батерия или традиционна запечатана оловно-киселинна батерия?“ Или, което е по-важно, „каква е разликата между литий и запечатана оловна киселина?“ Има няколко фактора, които трябва да имате предвид, преди да изберете химия на батерията, тъй като и двата имат силни и слаби страни.

За целите на този блог литият се отнася само за батерии с литиево-железен фосфат (LiFePO4), а SLA се отнася до оловно-киселинни/запечатани оловно-киселинни батерии.

Тук разглеждаме разликите в производителността между литиеви и оловни батерии

Циклична производителност литий VS SLA

Най-забележимата разлика между литиево-железния фосфат и оловната киселина е фактът, че капацитетът на литиевата батерия не зависи от скоростта на разреждане. Фигурата по-долу сравнява действителния капацитет като процент от номиналния капацитет на батерията спрямо скоростта на разреждане, изразена чрез C (C е равно на тока на разреждане, разделен на номиналния капацитет). При много високи скорости на разреждане, например .8C, капацитетът на оловно-киселинната батерия е само 60% от номиналния капацитет.

Капацитет на литиевата батерия спрямо различните видове оловно-киселинни батерии при различни токове на разреждане

Литиевите батерии имат по-дълъг живот от всеки оловно-киселинен захранващ пакет. Животът на оловно-киселинните батерии е 1000–1500 цикъла или по-малко. Литиево-йонната издържа поне 3,000 плюс цикъла в зависимост от приложението.

Следователно, при циклични приложения, където скоростта на разреждане често е по-голяма от 0.1C, литиевата батерия с по-ниска номинална стойност често ще има по-висок действителен капацитет от сравнимата оловно-киселинна батерия. Това означава, че при същата оценка на капацитета литият ще струва повече, но можете да използвате литий с по-нисък капацитет за същото приложение на по-ниска цена. Разходите за притежание, когато вземете предвид цикъла, допълнително увеличава стойността на литиевата батерия в сравнение с оловно-киселинната батерия.

Втората най-забележителна разлика между SLA и Lithium е цикличната производителност на лития. Литият има десет пъти по-дълъг цикъл на живот от SLA при повечето условия. Това носи цената на цикъл на литий по-ниска от SLA, което означава, че ще трябва да сменяте литиева батерия по-рядко от SLA в циклично приложение.

Сравняване на живота на батерията LiFePO4 и SLA

Постоянна доставка на мощност литий срещу оловна киселина

Литият доставя същото количество мощност през целия цикъл на разреждане, докато доставката на мощност на SLA започва силно, но се разсейва. Предимството на постоянната мощност на лития е показано на графиката по-долу, която показва напрежението спрямо състоянието на заряд.

Тук виждаме постоянното предимство на мощността на лития срещу оловната киселина

Литиевата батерия, както е показано в оранжевото, има постоянно напрежение, тъй като се разрежда по време на цялото разреждане. Мощността е функция на напрежението, умножено на тока. Настоящото търсене ще бъде постоянно и по този начин доставената мощност, умножена по време на тока, ще бъде постоянна. Така че, нека да го поставим в пример от реалния живот.

Случвало ли ви се е да включите фенерче и да сте забелязали, че е по-тъмно от последния път, когато сте го включили? Това е така, защото батерията във фенерчето умира, но все още не е напълно изтощена. Издава малко мощност, но не достатъчно, за да освети напълно крушката.

Ако това беше литиева батерия, крушката щеше да е също толкова ярка от началото на живота си до края. Вместо да избледнее, крушката просто не би се включила изобщо, ако батерията беше изтощена.

Времена за зареждане на литий и SLA

Зареждането на SLA батерии е известно бавно. В повечето циклични приложения трябва да разполагате с допълнителни SLA батерии, за да можете да използвате приложението си, докато другата батерия се зарежда. При приложения в режим на готовност, SLA батерия трябва да се поддържа на плаващ заряд.

С литиеви батерии зареждането е четири пъти по-бързо от SLA. По-бързото зареждане означава, че батерията се използва повече и следователно изисква по-малко батерии. Те също така се възстановяват бързо след събитие (като в приложение за архивиране или готовност). Като бонус, няма нужда да държите литий на плаващ заряд за съхранение. За повече информация как да зареждате литиева батерия, моля, вижте нашето литиево зареждане
Ръководство.

Високотемпературна производителност на батерията

Производителността на лития е много по-добра от SLA при приложения с висока температура. Всъщност литият при 55°C все още има два пъти по-дълъг живот на цикъла, отколкото SLA при стайна температура. Литият ще превъзхожда оловото при повечето условия, но е особено силен при повишени температури.

Живот на цикъла спрямо различни температури за LiFePO4 батерии

Производителност на батерията при ниска температура

Студените температури могат да доведат до значително намаляване на капацитета на всички батерии. Като знаете това, има две неща, които трябва да имате предвид, когато оценявате батерията за използване при ниска температура: зареждане и разреждане. Литиевата батерия няма да приеме зареждане при ниска температура (под 32°F). Въпреки това, SLA може да приеме ниски токови такси при ниска температура.

Обратно, литиевата батерия има по-висок капацитет на разреждане при ниски температури от SLA. Това означава, че литиевите батерии не трябва да бъдат проектирани за ниски температури, но зареждането може да бъде ограничаващ фактор. При 0°F литият се разрежда при 70% от номиналния си капацитет, но SLA е при 45%.

Едно нещо, което трябва да имате предвид при ниски температури, е състоянието на литиевата батерия, когато искате да я заредите. Ако батерията току-що е приключила с разреждането, батерията ще е генерирала достатъчно топлина, за да приеме зареждане. Ако батерията е имала възможност да се охлади, тя може да не приеме зареждане, ако температурата е под 32°F.

Инсталиране на батерията

Ако някога сте се опитвали да инсталирате оловно-киселинна батерия, знаете колко е важно да не я инсталирате в обърнато положение, за да предотвратите евентуални проблеми с обезвъздушаването. Докато SLA е проектиран да не изтича, вентилационните отвори позволяват известно остатъчно освобождаване на газовете.

В дизайна на литиева батерия клетките са индивидуално запечатани и не могат да изтекат. Това означава, че няма ограничение в ориентацията на инсталиране на литиева батерия. Може да се монтира отстрани, с главата надолу или изправен без проблеми.

Сравнение на теглото на батерията

Литият, средно, е с 55% по-лек от SLA, така че е по-лесен за преместване или инсталиране.

Живот на цикъла спрямо различни температури за LiFePO4 батерии

SLA VS съхранение на литиева батерия

Литият не трябва да се съхранява при 100% състояние на зареждане (SOC), докато SLA трябва да се съхранява при 100%. Това е така, защото скоростта на саморазреждане на SLA батерия е 5 пъти или по-голяма от тази на литиева батерия. Всъщност много клиенти ще поддържат оловно-киселинна батерия в склад с зарядно устройство, за да поддържат непрекъснато батерията на 100%, така че животът на батерията да не намалява поради съхранение.

Последователен и паралелен монтаж на батерии

Една бърза и важна забележка: Когато инсталирате батерии последователно и паралелно, важно е те да са съпоставени по всички фактори, включително капацитет, напрежение, съпротивление, състояние на заряд и химия. SLA и литиевите батерии не могат да се използват заедно в една и съща струна.

Тъй като SLA батерията се счита за „тъпа“ батерия в сравнение с литиевата (която има платка, която следи и защитава батерията), тя може да се справи с много повече батерии в низ от литиевата.

Дължината на литиевата струна е ограничена от компонентите на платката. Компонентите на платката могат да имат ограничения на тока и напрежението, които дългите серийни низове ще надхвърлят. Например, серия от четири литиеви батерии ще има максимално напрежение от 51.2 волта. Втори фактор е защитата на батериите. Една батерия, която надвишава границите на защита, може да наруши зареждането и разреждането на цялата поредица от батерии. Повечето литиеви струни са ограничени до 6 или по-малко (в зависимост от модела), но по-високи дължини на струните могат да бъдат достигнати с допълнително инженерство.

Има много разлики между литиевата батерия и SLA производителността. SLA не трябва да се отхвърля, тъй като все още има предимство пред лития в някои приложения. Въпреки това, литият е по-силната батерия в случаите на мотокари.