La guía completa de batería de iones de litio para carretillas elevadoras frente a plomo-ácido

Cuando se trata de elegir la batería adecuada para su aplicación, es probable que tenga una lista de condiciones que debe cumplir. Cuánto voltaje se necesita, cuál es el requisito de capacidad, cíclico o en espera, etc.

Una vez que haya resuelto los detalles, es posible que se pregunte: "¿Necesito una batería de litio o una batería de plomo-ácido sellada tradicional?" O, lo que es más importante, "¿cuál es la diferencia entre el litio y el ácido de plomo sellado?" Hay varios factores a considerar antes de elegir una química de batería, ya que ambos tienen fortalezas y debilidades.

A los efectos de este blog, el término litio se refiere únicamente a las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4), y SLA se refiere a las baterías de plomo ácido/plomo ácido selladas.

Aquí observamos las diferencias de rendimiento entre las baterías de litio y las de plomo ácido.

Litio de rendimiento cíclico VS SLA

La diferencia más notable entre el fosfato de hierro y litio y el ácido de plomo es el hecho de que la capacidad de la batería de litio es independiente de la tasa de descarga. La siguiente figura compara la capacidad real como porcentaje de la capacidad nominal de la batería frente a la tasa de descarga expresada por C (C es igual a la corriente de descarga dividida por la capacidad nominal). Con índices de descarga muy altos, por ejemplo, 8 C, la capacidad de la batería de plomo ácido es solo el 60 % de la capacidad nominal.

Capacidad de la batería de litio frente a diferentes tipos de baterías de ácido de plomo en varias corrientes de descarga

Las baterías de litio tienen una vida útil más larga que cualquier paquete de energía de plomo-ácido. La vida útil de las baterías de plomo-ácido es de 1000 a 1500 ciclos o menos. Los iones de litio duran al menos más de 3,000 ciclos, según la aplicación.

Por lo tanto, en aplicaciones cíclicas donde la tasa de descarga es a menudo superior a 0.1 ° C, una batería de litio de clasificación inferior a menudo tendrá una capacidad real más alta que la batería de plomo-ácido comparable. Esto significa que a la misma capacidad nominal, el litio costará más, pero puede usar un litio de menor capacidad para la misma aplicación a un precio menor. El costo de propiedad cuando se considera el ciclo aumenta aún más el valor de la batería de litio en comparación con una batería de plomo-ácido.

La segunda diferencia más notable entre SLA y litio es el rendimiento cíclico del litio. El litio tiene diez veces el ciclo de vida útil del SLA en la mayoría de las condiciones. Esto hace que el costo por ciclo de litio sea más bajo que el SLA, lo que significa que tendrá que reemplazar una batería de litio con menos frecuencia que el SLA en una aplicación cíclica.

Comparación del ciclo de vida de la batería LiFePO4 vs SLA

Entrega de potencia constante Litio VS Plomo-ácido

El litio entrega la misma cantidad de energía durante todo el ciclo de descarga, mientras que la entrega de energía de un SLA comienza fuerte, pero se disipa. La ventaja de potencia constante del litio se muestra en el siguiente gráfico que muestra el voltaje frente al estado de carga.

Aquí vemos la ventaja de potencia constante del litio frente al plomo-ácido

Una batería de litio, como se muestra en naranja, tiene un voltaje constante a medida que se descarga durante toda la descarga. La potencia es una función del voltaje por la corriente. La demanda actual será constante y, por lo tanto, la potencia entregada, potencia multiplicada por la corriente, será constante. Entonces, pongamos esto en un ejemplo de la vida real.

¿Alguna vez encendió una linterna y notó que está más tenue que la última vez que la encendió? Esto se debe a que la batería dentro de la linterna se está agotando, pero aún no está completamente muerta. Está emitiendo un poco de energía, pero no lo suficiente como para iluminar completamente la bombilla.

Si se tratara de una batería de litio, la bombilla sería igual de brillante desde el principio de su vida hasta el final. En lugar de apagarse, la bombilla simplemente no se encendería si la batería estuviera muerta.

Tiempos de carga de Litio y SLA

La carga de las baterías SLA es notoriamente lenta. En la mayoría de las aplicaciones cíclicas, necesita tener baterías SLA adicionales disponibles para que pueda seguir usando su aplicación mientras se carga la otra batería. En aplicaciones de reserva, una batería SLA debe mantenerse con una carga flotante.

Con las baterías de litio, la carga es cuatro veces más rápida que con SLA. La carga más rápida significa que hay más tiempo de uso de la batería y, por lo tanto, requiere menos baterías. También se recuperan rápidamente después de un evento (como en una aplicación de respaldo o en espera). Como beneficio adicional, no es necesario mantener el litio en una carga flotante para su almacenamiento. Para obtener más información sobre cómo cargar una batería de litio, consulte nuestra sección de Carga de litio.
Guía.

Rendimiento de la batería a alta temperatura

El rendimiento del litio es muy superior al SLA en aplicaciones de alta temperatura. De hecho, el litio a 55 ° C todavía tiene el doble de vida útil que el SLA a temperatura ambiente. El litio supera al plomo en la mayoría de las condiciones, pero es especialmente fuerte a temperaturas elevadas.

Ciclo de vida frente a varias temperaturas para baterías LiFePO4

Rendimiento de la batería a bajas temperaturas

Las bajas temperaturas pueden causar una reducción significativa de la capacidad de todas las químicas de la batería. Sabiendo esto, hay dos cosas a considerar al evaluar una batería para uso a baja temperatura: cargar y descargar. Una batería de litio no aceptará una carga a baja temperatura (por debajo de 32 ° F). Sin embargo, un SLA puede aceptar cargas de baja corriente a baja temperatura.

Por el contrario, una batería de litio tiene una mayor capacidad de descarga a bajas temperaturas que SLA. Esto significa que las baterías de litio no tienen que estar demasiado diseñadas para temperaturas frías, pero la carga podría ser un factor limitante. A 0 ° F, el litio se descarga al 70% de su capacidad nominal, pero el SLA está al 45%.

Una cosa a considerar en temperaturas frías es el estado de la batería de litio cuando desee cargarla. Si la batería acaba de terminar de descargarse, habrá generado suficiente calor para aceptar una carga. Si la batería ha tenido la oportunidad de enfriarse, es posible que no acepte una carga si la temperatura es inferior a 32 °F.

Instalación de la batería

Si alguna vez ha intentado instalar una batería de plomo-ácido, sabe lo importante que es no instalarla en una posición invertida para evitar posibles problemas con la ventilación. Si bien un SLA está diseñado para no tener fugas, las rejillas de ventilación permiten una liberación residual de los gases.

En un diseño de batería de litio, las celdas están selladas individualmente y no pueden tener fugas. Esto significa que no hay restricciones en la orientación de instalación de una batería de litio. Se puede instalar de lado, boca abajo o de pie sin problemas.

Comparación de peso de la batería

El litio, en promedio, es un 55 % más liviano que el SLA, por lo que es más fácil de mover o instalar.

Ciclo de vida frente a varias temperaturas para baterías LiFePO4

Almacenamiento de batería de litio SLA VS

El litio no debe almacenarse al 100 % del estado de carga (SOC), mientras que el SLA debe almacenarse al 100 %. Esto se debe a que la tasa de autodescarga de una batería SLA es 5 veces o mayor que la de una batería de litio. De hecho, muchos clientes mantendrán una batería de plomo ácido almacenada con un cargador lento para mantener continuamente la batería al 100%, de modo que la vida útil de la batería no disminuya debido al almacenamiento.

Instalación de baterías en serie y en paralelo

Una nota rápida e importante: al instalar baterías en serie y en paralelo, es importante que coincidan en todos los factores, incluidos la capacidad, el voltaje, la resistencia, el estado de carga y la química. Las baterías SLA y de litio no se pueden usar juntas en la misma cadena.

Dado que una batería SLA se considera una batería "tonta" en comparación con el litio (que tiene una placa de circuito que supervisa y protege la batería), puede manejar muchas más baterías en una cadena que el litio.

La longitud de la cadena de litio está limitada por los componentes de la placa de circuito. Los componentes de la placa de circuito pueden tener limitaciones de corriente y voltaje que excederán las series largas. Por ejemplo, una cadena en serie de cuatro baterías de litio tendrá un voltaje máximo de 51.2 voltios. Un segundo factor es la protección de las baterías. Una batería que exceda los límites de protección puede interrumpir la carga y descarga de toda la cadena de baterías. La mayoría de las cadenas de litio están limitadas a 6 o menos (según el modelo), pero se pueden alcanzar longitudes de cadena más altas con ingeniería adicional.

Hay muchas diferencias entre la batería de litio y el rendimiento de SLA. SLA no debe descartarse ya que todavía tiene una ventaja sobre el litio en algunas aplicaciones. Sin embargo, el litio es la batería más potente en los casos de carretillas elevadoras.