Der vollständige Leitfaden für Lithium-Ionen-Gabelstaplerbatterien im Vergleich zu Bleisäure

Wenn Sie den richtigen Akku für Ihre Anwendung auswählen, haben Sie wahrscheinlich eine Liste der Bedingungen, die Sie erfüllen müssen. Wie viel Spannung wird benötigt, wie hoch ist der Kapazitätsbedarf, zyklisch oder Standby usw.

Sobald Sie die Einzelheiten eingegrenzt haben, fragen Sie sich möglicherweise: "Benötige ich eine Lithiumbatterie oder eine herkömmliche versiegelte Blei-Säure-Batterie?" Oder, was noch wichtiger ist: "Was ist der Unterschied zwischen Lithium und versiegelter Bleisäure?" Bei der Auswahl einer Batteriechemie sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, da beide Stärken und Schwächen aufweisen.

Für die Zwecke dieses Blogs bezieht sich Lithium nur auf Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LiFePO4), und SLA bezieht sich auf Blei-Säure-/versiegelte Blei-Säure-Batterien.

Hier betrachten wir die Leistungsunterschiede zwischen Lithium- und Blei-Säure-Batterien

Zyklische Leistung Lithium VS SLA

Der bemerkenswerteste Unterschied zwischen Lithiumeisenphosphat und Bleisäure ist die Tatsache, dass die Kapazität der Lithiumbatterie unabhängig von der Entladerate ist. Die folgende Abbildung vergleicht die tatsächliche Kapazität als Prozentsatz der Nennkapazität der Batterie mit der Entladerate, ausgedrückt durch C (C ist gleich dem Entladestrom dividiert durch die Nennkapazität). Bei sehr hohen Entladeraten, z. B. 8 C, beträgt die Kapazität der Blei-Säure-Batterie nur noch 60 % der Nennkapazität.

Kapazität von Lithium-Batterien im Vergleich zu verschiedenen Arten von Blei-Säure-Batterien bei verschiedenen Entladeströmen

Lithium-Batterien haben eine längere Lebensdauer als jedes Blei-Säure-Netzteil. Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien beträgt 1000–1500 Zyklen oder weniger. Lithium-Ionen halten je nach Anwendung mindestens 3,000 Zyklen plus.

Daher hat in zyklischen Anwendungen, in denen die Entladerate häufig größer als 0.1 ° C ist, eine Lithiumbatterie mit niedrigerer Nennleistung häufig eine höhere tatsächliche Kapazität als die vergleichbare Blei-Säure-Batterie. Dies bedeutet, dass bei gleicher Kapazität das Lithium mehr kostet, Sie jedoch ein Lithium mit geringerer Kapazität für dieselbe Anwendung zu einem niedrigeren Preis verwenden können. Die Betriebskosten, wenn Sie den Zyklus betrachten, erhöhen den Wert der Lithiumbatterie im Vergleich zu einer Blei-Säure-Batterie weiter.

Der zweitwichtigste Unterschied zwischen SLA und Lithium ist die zyklische Leistung von Lithium. Lithium hat unter den meisten Bedingungen die zehnfache Lebensdauer von SLA. Dadurch sind die Kosten pro Lithiumzyklus niedriger als bei SLA, was bedeutet, dass Sie eine Lithiumbatterie in einer zyklischen Anwendung seltener als SLA ersetzen müssen.

Vergleich der Lebensdauer von LiFePO4- und SLA-Batterien

Konstante Leistungsabgabe Lithium VS Blei-Säure

Lithium liefert während des gesamten Entladezyklus die gleiche Menge an Leistung, während die Leistungsabgabe eines SLA stark beginnt, sich aber auflöst. Der konstante Leistungsvorteil von Lithium wird in der Grafik unten gezeigt, die die Spannung gegenüber dem Ladezustand zeigt.

Hier sehen wir den konstanten Leistungsvorteil von Lithium gegenüber Blei-Säure

Eine Lithiumbatterie, wie in Orange dargestellt, hat eine konstante Spannung, während sie sich während der gesamten Entladung entlädt. Leistung ist eine Funktion von Spannung mal Strom. Der Strombedarf wird konstant sein und somit wird die gelieferte Leistung, Leistung mal Strom, konstant sein. Also, lassen Sie uns dies in einem realen Beispiel umsetzen.

Haben Sie jemals eine Taschenlampe eingeschaltet und festgestellt, dass sie dunkler ist als beim letzten Einschalten? Dies liegt daran, dass die Batterie in der Taschenlampe am Ende ist, aber noch nicht vollständig leer ist. Es gibt ein wenig Strom ab, aber nicht genug, um die Glühbirne voll zu beleuchten.

Wenn es sich um eine Lithiumbatterie handelte, würde die Glühbirne von Anfang bis Ende ihrer Lebensdauer genauso hell sein. Anstatt zu schwinden, würde sich die Glühbirne überhaupt nicht einschalten, wenn die Batterie leer wäre.

Ladezeiten von Lithium und SLA

Das Laden von SLA-Akkus ist bekanntermaßen langsam. In den meisten zyklischen Anwendungen müssen zusätzliche SLA-Batterien verfügbar sein, damit Sie Ihre Anwendung weiterhin verwenden können, während die andere Batterie aufgeladen wird. In Standby-Anwendungen muss eine SLA-Batterie auf Erhaltungsladung gehalten werden.

Bei Lithiumbatterien ist das Aufladen viermal schneller als bei SLA. Das schnellere Aufladen bedeutet, dass die Batterie länger verwendet wird und daher weniger Batterien benötigt werden. Sie werden auch nach einem Ereignis schnell wiederhergestellt (wie in einer Backup- oder Standby-Anwendung). Als Bonus ist es nicht erforderlich, Lithium zur Lagerung auf einer Erhaltungsladung zu halten. Weitere Informationen zum Laden eines Lithium-Akkus finden Sie in unserem Lithium-Laden
Führen.

Batterieleistung bei hohen Temperaturen

Die Leistung von Lithium ist bei Hochtemperaturanwendungen weit überlegen als die von SLA. Tatsächlich hat Lithium bei 55 ° C immer noch die doppelte Lebensdauer wie SLA bei Raumtemperatur. Lithium übertrifft Blei unter den meisten Bedingungen, ist jedoch bei erhöhten Temperaturen besonders stark.

Lebensdauer gegenüber verschiedenen Temperaturen für LiFePO4-Batterien

Batterieleistung bei kalter Temperatur

Kalte Temperaturen können bei allen Batteriechemien zu einer erheblichen Kapazitätsreduzierung führen. In diesem Wissen sind bei der Bewertung eines Akkus für den Einsatz bei kalten Temperaturen zwei Dinge zu beachten: Laden und Entladen. Eine Lithiumbatterie nimmt bei niedriger Temperatur (unter 32 ° F) keine Ladung auf. Ein SLA kann jedoch Ladungen mit geringem Strom bei einer niedrigen Temperatur akzeptieren.

Umgekehrt hat eine Lithiumbatterie bei kalten Temperaturen eine höhere Entladekapazität als SLA. Dies bedeutet, dass Lithiumbatterien nicht für kalte Temperaturen ausgelegt sein müssen, aber das Laden kann ein begrenzender Faktor sein. Bei 0 ° F wird Lithium mit 70% seiner Nennkapazität abgegeben, SLA jedoch mit 45%.

Eine Sache, die Sie bei kalten Temperaturen beachten sollten, ist der Zustand der Lithiumbatterie, wenn Sie sie aufladen möchten. Wenn die Batterie gerade entladen wurde, hat die Batterie genug Wärme erzeugt, um eine Ladung aufzunehmen. Wenn der Akku abkühlen konnte, kann er möglicherweise nicht aufgeladen werden, wenn die Temperatur unter 32 °F liegt.

Einlegen der Batterie

Wenn Sie jemals versucht haben, eine Blei-Säure-Batterie einzubauen, wissen Sie, wie wichtig es ist, sie nicht in umgekehrter Position einzubauen, um mögliche Probleme mit der Entlüftung zu vermeiden. Während ein SLA so ausgelegt ist, dass es nicht ausläuft, ermöglichen die Entlüftungsöffnungen eine gewisse Restfreisetzung der Gase.

Bei einem Lithiumbatterie-Design sind alle Zellen einzeln versiegelt und können nicht auslaufen. Dies bedeutet, dass die Installationsausrichtung einer Lithiumbatterie nicht eingeschränkt ist. Es kann ohne Probleme auf der Seite, verkehrt herum oder im Stehen installiert werden.

Batteriegewichtsvergleich

Lithium ist im Durchschnitt 55 % leichter als SLA, sodass es einfacher zu bewegen oder zu installieren ist.

Lebensdauer gegenüber verschiedenen Temperaturen für LiFePO4-Batterien

SLA VS Lithiumbatteriespeicher

Lithium sollte nicht bei 100 % Ladezustand (SOC) gelagert werden, während SLA bei 100 % gelagert werden muss. Dies liegt daran, dass die Selbstentladungsrate einer SLA-Batterie fünfmal oder höher ist als die einer Lithiumbatterie. Tatsächlich werden viele Kunden eine Blei-Säure-Batterie mit einem Erhaltungsladegerät lagern, um die Batterie kontinuierlich auf 5 % zu halten, damit die Batterielebensdauer nicht durch die Lagerung abnimmt.

Reihen- und Parallelbatterieinstallation

Ein kurzer und wichtiger Hinweis: Bei der Reihen- und Parallelinstallation von Batterien ist es wichtig, dass sie in allen Faktoren, einschließlich Kapazität, Spannung, Widerstand, Ladezustand und Chemie, aufeinander abgestimmt sind. SLA- und Lithium-Batterien können nicht zusammen im selben Strang verwendet werden.

Da eine SLA-Batterie im Vergleich zu Lithium (die eine Platine hat, die die Batterie überwacht und schützt) als „dumme“ Batterie gilt, kann sie viel mehr Batterien in einer Reihe verarbeiten als Lithium.

Die Stringlänge von Lithium wird durch die Bauteile auf der Platine begrenzt. Leiterplattenkomponenten können Strom- und Spannungsbegrenzungen haben, die lange Serienstrings überschreiten. Beispielsweise hat eine Reihenschaltung aus vier Lithiumbatterien eine maximale Spannung von 51.2 Volt. Ein zweiter Faktor ist der Schutz der Batterien. Eine Batterie, die die Schutzgrenzen überschreitet, kann das Laden und Entladen der gesamten Batteriekette stören. Die meisten Lithium-Saiten sind auf 6 oder weniger begrenzt (modellabhängig), aber höhere Saitenlängen können mit zusätzlicher Technik erreicht werden.

Es gibt viele Unterschiede zwischen der Leistung von Lithiumbatterien und SLAs. SLA sollte nicht außer Acht gelassen werden, da es in einigen Anwendungen immer noch einen Vorteil gegenüber Lithium hat. Lithium ist jedoch die stärkere Batterie in den Fällen von Gabelstaplern.