La guia completa de la bateria de carretons elevadors d'ions de liti versus plom-àcid

Quan es tracta de triar la bateria adequada per a la vostra aplicació, és probable que tingueu una llista de condicions que heu de complir. Quanta tensió es necessita, quin és el requisit de capacitat, cíclic o en espera, etc.

Un cop reduïts els detalls, potser us preguntareu: "Necessito una bateria de liti o una bateria tradicional de plom àcid segellada?" O, més important encara, "quina diferència hi ha entre el liti i l'àcid de plom segellat?" Hi ha diversos factors a tenir en compte abans de triar la química de la bateria, ja que tots dos tenen punts forts i febles.

Per als propòsits d'aquest bloc, el liti només es refereix a les bateries de fosfat de ferro de liti (LiFePO4) i SLA es refereix a les bateries de plom àcid/àcid de plom segellades.

Aquí analitzem les diferències de rendiment entre les bateries de liti i de plom àcid

Rendiment cíclic Liti VS SLA

La diferència més notable entre el fosfat de ferro de liti i l'àcid de plom és el fet que la capacitat de la bateria de liti és independent de la velocitat de descàrrega. La figura següent compara la capacitat real com a percentatge de la capacitat nominal de la bateria amb la taxa de descàrrega expressada per C (C és igual al corrent de descàrrega dividit per la capacitat nominal). Amb taxes de descàrrega molt altes, per exemple .8C, la capacitat de la bateria de plom-àcid és només el 60% de la capacitat nominal.

Capacitat de la bateria de liti enfront de diferents tipus de bateries de plom àcid a diferents corrents de descàrrega

Les bateries de liti tenen una vida útil més llarga que qualsevol paquet d'alimentació de plom-àcid. La vida útil de les bateries de plom-àcid és de 1000 a 1500 cicles o menys. Els ions de liti duran almenys 3,000 cicles més segons l'aplicació.

Per tant, en aplicacions cícliques on la velocitat de descàrrega sovint és superior a 0.1 °C, una bateria de liti de menor valoració sovint tindrà una capacitat real més gran que la bateria de plom àcid comparable. Això vol dir que amb la mateixa capacitat, el liti costarà més, però podeu utilitzar un liti de menor capacitat per a la mateixa aplicació a un preu més baix. El cost de propietat quan es considera el cicle, augmenta encara més el valor de la bateria de liti en comparació amb una bateria de plom àcid.

La segona diferència més notable entre SLA i liti és el rendiment cíclic del liti. El liti té deu vegades la vida útil del cicle de SLA en la majoria de condicions. Això fa que el cost per cicle del liti sigui inferior al SLA, el que significa que haureu de substituir una bateria de liti amb menys freqüència que el SLA en una aplicació cíclica.

Comparant la vida del cicle de la bateria LiFePO4 amb SLA

Entrega d'energia constant Liti VS plom-àcid

El liti ofereix la mateixa quantitat d'energia durant tot el cicle de descàrrega, mentre que el subministrament d'energia d'un SLA comença amb força, però es dissipa. L'avantatge de potència constant del liti es mostra al gràfic següent, que mostra la tensió en funció de l'estat de càrrega.

Aquí veiem l'avantatge de poder constant del liti contra el plom-àcid

Una bateria de liti, tal com es mostra a la taronja, té una tensió constant a mesura que es descarrega durant tota la descàrrega. La potència és una funció de la tensió per la intensitat. La demanda actual serà constant i, per tant, la potència lliurada, potència per corrent, serà constant. Per tant, posem-ho en un exemple de la vida real.

Alguna vegada has encès una llanterna i has notat que és més tènue que l'última vegada que la vas encendre? Això es deu al fet que la bateria de la llanterna s'està acabant, però encara no està completament morta. Emet una mica de potència, però no suficient per il·luminar completament la bombeta.

Si es tractés d'una bateria de liti, la bombeta seria igual de brillant des del principi de la seva vida fins al final. En lloc de disminuir, la bombeta no s'encendria gens si la bateria estigués esgotada.

Temps de càrrega de liti i SLA

La càrrega de les bateries SLA és notòriament lenta. A la majoria d'aplicacions cícliques, cal tenir piles SLA addicionals disponibles perquè encara puguis utilitzar la teva aplicació mentre l'altra bateria s'està carregant. A les aplicacions en espera, una bateria SLA s'ha de mantenir amb una càrrega flotant.

Amb les bateries de liti, la càrrega és quatre vegades més ràpida que SLA. La càrrega més ràpida significa que hi ha més temps que la bateria està en ús i, per tant, requereix menys bateries. També es recuperen ràpidament després d'un esdeveniment (com en una aplicació de còpia de seguretat o en espera). Com a avantatge, no cal mantenir el liti amb una càrrega flotant per a l'emmagatzematge. Per obtenir més informació sobre com carregar una bateria de liti, consulteu la nostra Càrrega de liti
Guia.

Rendiment de la bateria d'alta temperatura

El rendiment del liti és molt superior al SLA en aplicacions d'alta temperatura. De fet, el liti a 55 °C encara té el doble de vida útil que l'SLA a temperatura ambient. El liti superarà el plom en la majoria de condicions, però és especialment fort a temperatures elevades.

Cicle de vida en comparació amb diverses temperatures per a bateries LiFePO4

Rendiment de la bateria a temperatura freda

Les temperatures fredes poden provocar una reducció significativa de la capacitat de totes les químiques de la bateria. Sabent això, hi ha dues coses a tenir en compte a l'hora d'avaluar una bateria per utilitzar-la a temperatura baixa: carregar i descarregar. Una bateria de liti no acceptarà una càrrega a baixa temperatura (per sota dels 32 °F). Tanmateix, un SLA pot acceptar càrregues de corrent baix a una temperatura baixa.

Per contra, una bateria de liti té una capacitat de descàrrega més alta a temperatures baixes que la SLA. Això vol dir que les bateries de liti no han d'estar dissenyades massa per a temperatures baixes, però la càrrega podria ser un factor limitant. A 0 °F, el liti es descarrega al 70% de la seva capacitat nominal, però el SLA és al 45%.

Una cosa a tenir en compte en fred és l'estat de la bateria de liti quan la voleu carregar. Si la bateria acaba de descarregar-se, la bateria haurà generat prou calor per acceptar una càrrega. Si la bateria ha tingut l'oportunitat de refredar-se, és possible que no accepti una càrrega si la temperatura és inferior a 32 °F.

Instal·lació de la bateria

Si alguna vegada heu provat d'instal·lar una bateria de plom àcid, sabeu l'important que és no instal·lar-la en posició invertida per evitar possibles problemes amb la ventilació. Tot i que un SLA està dissenyat per no filtrar-se, les reixetes permeten una mica d'alliberament residual dels gasos.

En un disseny de bateria de liti, totes les cèl·lules estan segellades individualment i no poden filtrar-se. Això significa que no hi ha cap restricció en l'orientació d'instal·lació d'una bateria de liti. Es pot instal·lar de costat, cap per avall o dempeus sense problemes.

Comparació del pes de la bateria

El liti, de mitjana, és un 55% més lleuger que SLA, de manera que és més fàcil de moure o instal·lar.

Cicle de vida en comparació amb diverses temperatures per a bateries LiFePO4

SLA VS Emmagatzematge de bateries de liti

El liti no s'ha d'emmagatzemar al 100% de l'estat de càrrega (SOC), mentre que l'SLA s'ha d'emmagatzemar al 100%. Això es deu al fet que la taxa d'autodescàrrega d'una bateria SLA és 5 vegades o més gran que la d'una bateria de liti. De fet, molts clients mantindran una bateria de plom àcid emmagatzemada amb un carregador de goteig per mantenir la bateria contínuament al 100%, de manera que la durada de la bateria no disminueixi a causa de l'emmagatzematge.

Instal·lació de bateries en sèrie i paral·lel

Una nota ràpida i important: quan instal·leu bateries en sèrie i en paral·lel, és important que coincideixin amb tots els factors, com ara la capacitat, la tensió, la resistència, l'estat de càrrega i la química. Les bateries SLA i de liti no es poden utilitzar juntes en la mateixa cadena.

Com que una bateria SLA es considera una bateria "tonda" en comparació amb el liti (que té una placa de circuit que controla i protegeix la bateria), pot gestionar moltes més bateries en una cadena que el liti.

La longitud de la cadena de liti està limitada pels components de la placa de circuit. Els components de la placa de circuits poden tenir limitacions de corrent i tensió que superaran les sèries llargues. Per exemple, una sèrie de quatre bateries de liti tindrà una tensió màxima de 51.2 volts. Un segon factor és la protecció de les bateries. Una bateria que supera els límits de protecció pot interrompre la càrrega i descàrrega de tota la cadena de bateries. La majoria de les cordes de liti estan limitades a 6 o menys (depenent del model), però es poden aconseguir longituds de corda més altes amb enginyeria addicional.

Hi ha moltes diferències entre el rendiment de la bateria de liti i el SLA. No s'ha de descomptar el SLA, ja que encara té un avantatge sobre el liti en algunes aplicacions. Tanmateix, el liti és la bateria més forta en els casos de carretons.