Kompletní průvodce lithium-iontovou baterií vysokozdvižného vozíku vs. olověnou baterií

Pokud jde o výběr správné baterie pro vaši aplikaci, pravděpodobně máte seznam podmínek, které musíte splnit. Kolik napětí je potřeba, jaký je požadavek na kapacitu, cyklický nebo pohotovostní režim atd.

Jakmile budete mít specifika zúžena, možná se budete ptát: „Potřebuji lithiovou baterii nebo tradiční uzavřenou olověnou baterii? Nebo, což je důležitější, "jaký je rozdíl mezi lithiem a uzavřenou olověnou kyselinou?" Před výběrem chemického složení baterie je třeba zvážit několik faktorů, protože oba mají své silné a slabé stránky.

Pro účely tohoto blogu se lithiem rozumí pouze lithium-železofosfátové (LiFePO4) baterie a SLA se vztahuje na olověné/uzavřené olověné baterie.

Zde se podíváme na výkonnostní rozdíly mezi lithiovými a olovnatými bateriemi

Cyklický výkon Lithium VS SLA

Nejvýraznějším rozdílem mezi fosforečnanem lithným a olověným je skutečnost, že kapacita lithiové baterie je nezávislá na rychlosti vybíjení. Obrázek níže porovnává skutečnou kapacitu jako procento jmenovité kapacity baterie s rychlostí vybíjení vyjádřenou jako C (C se rovná vybíjecímu proudu dělenému jmenovitou kapacitou). Při velmi vysokých rychlostech vybíjení, například 8C, je kapacita olověného akumulátoru pouze 60 % jmenovité kapacity.

Kapacita lithiové baterie vs. různé typy olověných baterií při různých vybíjecích proudech

Lithiové baterie mají delší životnost než jakýkoli olověný napájecí zdroj. Životnost olověných baterií je 1000–1500 cyklů nebo méně. Lithium-iontová baterie vydrží minimálně 3,000 XNUMX plus cyklů v závislosti na aplikaci.

Proto v cyklických aplikacích, kde je rychlost vybíjení často vyšší než 0.1 C, bude mít lithiová baterie nižší jmenovité hodnoty často vyšší skutečnou kapacitu než srovnatelná olověná baterie. To znamená, že při stejné kapacitě bude lithium dražší, ale pro stejnou aplikaci můžete použít lithium s nižší kapacitou za nižší cenu. Náklady na vlastnictví, když vezmete v úvahu cyklus, dále zvyšují hodnotu lithiové baterie ve srovnání s olověnou baterií.

Druhým nejpozoruhodnějším rozdílem mezi SLA a Lithiem je cyklický výkon lithia. Lithium má ve většině podmínek desetinásobnou životnost cyklu než SLA. Díky tomu jsou náklady na jeden cyklus lithia nižší než u SLA, což znamená, že v cyklické aplikaci budete muset lithiovou baterii vyměňovat méně často než SLA.

Porovnání životnosti baterie LiFePO4 vs. SLA

Konstantní dodávka energie Lithium VS Olovo

Lithium dodává stejné množství energie během celého vybíjecího cyklu, zatímco dodávka energie SLA začíná silně, ale ztrácí se. Výhoda konstantního výkonu lithia je znázorněna v grafu níže, který ukazuje napětí versus stav nabití.

Zde vidíme stálou energetickou výhodu lithia proti olověné kyselině

Lithiová baterie, jak je znázorněna oranžově, má konstantní napětí, protože se vybíjí po celou dobu vybíjení. Výkon je funkcí napětí krát proudu. Potřeba proudu bude konstantní, a proto bude dodávaný výkon, výkon krát proud, konstantní. Uveďme to tedy na příkladu ze skutečného života.

Už se vám někdy stalo, že jste zapnuli baterku a všimli jste si, že je slabší než při posledním zapnutí? Je to proto, že baterie uvnitř svítilny vybíjí, ale ještě není zcela vybitá. Vydává trochu energie, ale ne dost na plné osvětlení žárovky.

Pokud by se jednalo o lithiovou baterii, žárovka by byla stejně jasná od začátku své životnosti až do konce. Místo toho, aby slábla, žárovka by se prostě vůbec nerozsvítila, kdyby byla baterie vybitá.

Doby nabíjení lithia a SLA

Nabíjení SLA baterií je notoricky pomalé. Ve většině cyklických aplikací musíte mít k dispozici další baterie SLA, abyste mohli stále používat aplikaci, zatímco se druhá baterie nabíjí. V pohotovostních aplikacích musí být baterie SLA udržována na udržovacím nabíjení.

S lithiovými bateriemi je nabíjení čtyřikrát rychlejší než SLA. Rychlejší nabíjení znamená, že se baterie používá déle, a proto vyžaduje méně baterií. Také se rychle obnovují po události (jako v zálohovací nebo pohotovostní aplikaci). Jako bonus není nutné uchovávat lithium na plovoucím nabití pro skladování. Další informace o tom, jak nabíjet lithiovou baterii, naleznete v části Lithium Charging
Průvodce.

Vysokoteplotní výkon baterie

Výkon lithia je mnohem lepší než SLA ve vysokoteplotních aplikacích. Ve skutečnosti má lithium při 55 °C stále dvojnásobnou životnost než SLA při pokojové teplotě. Lithium ve většině podmínek překoná olovo, ale je zvláště silné při zvýšených teplotách.

Životnost cyklu vs různé teploty pro LiFePO4 baterie

Výkon baterie při nízké teplotě

Nízké teploty mohou způsobit výrazné snížení kapacity pro všechny chemické složky baterií. S vědomím toho jsou dvě věci, které je třeba vzít v úvahu při hodnocení baterie pro použití při nízkých teplotách: nabíjení a vybíjení. Lithiová baterie nepřijme nabíjení při nízké teplotě (pod 32 °F). SLA však může akceptovat nízké proudové poplatky při nízké teplotě.

Naopak lithiová baterie má vyšší vybíjecí kapacitu při nízkých teplotách než SLA. To znamená, že lithiové baterie nemusí být příliš navrženy pro nízké teploty, ale nabíjení může být omezujícím faktorem. Při 0°F se lithium vybije na 70 % své jmenovité kapacity, ale SLA je na 45 %.

Jedna věc, kterou je třeba zvážit při nízkých teplotách, je stav lithiové baterie, když ji chcete nabíjet. Pokud se baterie právě vybíjí, vygeneruje dostatek tepla, aby se mohla nabít. Pokud se baterie mohla ochladit, nemusí se nabíjet, pokud je teplota nižší než 32 °F.

Instalace baterie

Pokud jste se někdy pokoušeli nainstalovat olověnou baterii, víte, jak důležité je neinstalovat ji v obrácené poloze, abyste předešli případným problémům s odvětráváním. Zatímco SLA je navržena tak, aby neunikala, průduchy umožňují určité zbytkové uvolňování plynů.

V provedení lithiové baterie jsou všechny články jednotlivě utěsněny a nemohou unikat. To znamená, že neexistuje žádné omezení v orientaci instalace lithiové baterie. Lze jej bez problémů nainstalovat na bok, vzhůru nohama nebo postavit.

Porovnání hmotnosti baterie

Lithium je v průměru o 55 % lehčí než SLA, takže se snadněji přemisťuje nebo instaluje.

Životnost cyklu vs různé teploty pro LiFePO4 baterie

Lithiová baterie SLA VS

Lithium by nemělo být skladováno při 100% stavu nabití (SOC), zatímco SLA je třeba skladovat při 100 %. Je to proto, že rychlost samovybíjení baterie SLA je 5krát nebo vyšší než rychlost lithiové baterie. Ve skutečnosti bude mnoho zákazníků udržovat olověnou baterii ve skladu pomocí udržovací nabíječky, aby byla baterie nepřetržitě udržována na 100 %, takže životnost baterie se nesnižuje skladováním.

Instalace sériové a paralelní baterie

Rychlá a důležitá poznámka: Při sériové a paralelní instalaci baterií je důležité, aby byly sladěny napříč všemi faktory včetně kapacity, napětí, odporu, stavu nabití a chemie. SLA a lithiové baterie nelze používat společně ve stejném řetězci.

Vzhledem k tomu, že baterie SLA je považována za „hloupou“ baterii ve srovnání s lithiovou baterií (která má obvodovou desku, která monitoruje a chrání baterii), zvládne mnohem více baterií v řetězci než lithium.

Délka řetězce lithia je omezena součástkami na desce plošných spojů. Součásti desek plošných spojů mohou mít omezení proudu a napětí, která dlouhé sériové řetězce překročí. Například sériový řetězec čtyř lithiových baterií bude mít maximální napětí 51.2 voltů. Druhým faktorem je ochrana baterií. Jedna baterie, která překročí ochranné limity, může narušit nabíjení a vybíjení celého řetězce baterií. Většina lithiových strun je omezena na 6 nebo méně (v závislosti na modelu), ale větší délky strun lze dosáhnout dodatečnou konstrukcí.

Mezi lithiovou baterií a výkonem SLA je mnoho rozdílů. SLA by neměla být zlevněna, protože v některých aplikacích má stále výhodu nad lithiem. Avšak lithium je silnější baterie v případech vysokozdvižných vozíků.