راهنمای کامل باتری لیفتراک لیتیوم یون در مقابل سرب اسید

وقتی نوبت به انتخاب باتری مناسب برای برنامه شما می رسد، احتمالاً لیستی از شرایطی دارید که باید انجام دهید. چقدر ولتاژ مورد نیاز است، ظرفیت مورد نیاز چقدر است، چرخه ای یا آماده به کار و غیره.

هنگامی که جزئیات را محدود کردید، ممکن است از خود بپرسید، "آیا به یک باتری لیتیومی نیاز دارم یا یک باتری اسید سرب سنتی مهر و موم شده؟" یا مهمتر از آن، "تفاوت بین لیتیوم و اسید سرب مهر و موم شده چیست؟" چندین فاکتور وجود دارد که باید قبل از انتخاب یک باتری شیمیایی در نظر بگیرید، زیرا هر دو دارای نقاط قوت و ضعف هستند.

برای هدف این وبلاگ، لیتیوم فقط به باتری های لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4) اشاره دارد و SLA به باتری های اسید سرب/سرب اسید مهر و موم شده اشاره دارد.

در اینجا ما به تفاوت عملکرد بین باتری های لیتیوم و سرب اسید نگاه می کنیم

لیتیوم عملکرد چرخه ای در مقابل SLA

بارزترین تفاوت بین فسفات آهن لیتیوم و اسید سرب این واقعیت است که ظرفیت باتری لیتیومی مستقل از میزان دشارژ است. شکل زیر ظرفیت واقعی را به عنوان درصدی از ظرفیت نامی باتری با نرخ دشارژ که با C بیان می‌شود مقایسه می‌کند (C برابر است با جریان تخلیه تقسیم بر رتبه‌بندی ظرفیت). با نرخ های تخلیه بسیار بالا، به عنوان مثال 8C، ظرفیت باتری اسید سرب تنها 60 درصد ظرفیت نامی است.

ظرفیت باتری لیتیومی در مقابل انواع مختلف باتری های اسید سرب در جریان های تخلیه مختلف

باتری های لیتیومی نسبت به هر بسته برق اسید سرب عمر طولانی تری دارند. طول عمر باتری های سرب اسید 1000-1500 سیکل یا کمتر است. لیتیوم یون بسته به کاربرد حداقل 3,000 سیکل پلاس دوام می آورد.

بنابراین، در کاربردهای چرخه‌ای که نرخ تخلیه اغلب بیشتر از 0.1 درجه سانتیگراد است، یک باتری لیتیومی با رتبه پایین‌تر اغلب ظرفیت واقعی بالاتری نسبت به باتری اسید سرب قابل مقایسه دارد. این به این معنی است که با یک رتبه ظرفیت، لیتیوم هزینه بیشتری خواهد داشت، اما می توانید از لیتیوم با ظرفیت کمتر برای همان کاربرد با قیمت کمتر استفاده کنید. هنگامی که چرخه را در نظر می گیرید، هزینه مالکیت، ارزش باتری لیتیومی را در مقایسه با باتری سرب اسیدی بیشتر می کند.

دومین تفاوت قابل توجه بین SLA و لیتیوم عملکرد چرخه ای لیتیوم است. لیتیوم در اکثر شرایط ده برابر عمر چرخه SLA دارد. این باعث می شود هزینه هر چرخه لیتیوم کمتر از SLA باشد، به این معنی که شما باید باتری لیتیومی را کمتر از SLA در یک برنامه چرخه ای تعویض کنید.

مقایسه عمر چرخه باتری LiFePO4 در مقابل SLA

تحویل توان ثابت لیتیوم در مقابل سرب اسید

لیتیوم همان مقدار توان را در کل چرخه دشارژ ارائه می‌کند، در حالی که تحویل برق SLA با قدرت شروع می‌شود، اما از بین می‌رود. مزیت توان ثابت لیتیوم در نمودار زیر نشان داده شده است که ولتاژ را در مقابل حالت شارژ نشان می دهد.

در اینجا ما مزیت قدرت ثابت لیتیوم در برابر سرب اسید را مشاهده می کنیم

یک باتری لیتیومی همانطور که در رنگ نارنجی نشان داده شده است دارای ولتاژ ثابتی است زیرا در کل دشارژ تخلیه می شود. توان تابعی از ولتاژ ضربدر جریان است. تقاضای فعلی ثابت خواهد بود و بنابراین توان تحویلی، توان بار جریان، ثابت خواهد بود. بنابراین، اجازه دهید این را در یک مثال واقعی قرار دهیم.

آیا تا به حال یک چراغ قوه را روشن کرده اید و متوجه شده اید که از آخرین باری که آن را روشن کرده اید کم نورتر است؟ این به این دلیل است که باتری داخل چراغ قوه در حال از بین رفتن است، اما هنوز کاملاً از بین نرفته است. انرژی کمی می دهد، اما برای روشن کردن کامل لامپ کافی نیست.

اگر این یک باتری لیتیومی بود، لامپ از ابتدای عمر تا انتها به همان اندازه روشن بود. لامپ به جای کم شدن، اگر باتری تمام می شد، اصلا روشن نمی شد.

زمان شارژ لیتیوم و SLA

شارژ باتری های SLA بسیار کند است. در اکثر برنامه‌های چرخه‌ای، باید باتری‌های SLA اضافی در دسترس داشته باشید تا بتوانید همچنان از برنامه خود در زمانی که باتری دیگر در حال شارژ شدن است استفاده کنید. در برنامه های آماده به کار، باتری SLA باید در حالت شارژ شناور نگه داشته شود.

با باتری های لیتیومی، شارژ چهار برابر سریعتر از SLA است. شارژ سریعتر به این معنی است که زمان بیشتری برای استفاده از باتری وجود دارد و بنابراین به باتری کمتری نیاز دارد. آنها همچنین پس از یک رویداد (مانند یک برنامه پشتیبان یا آماده به کار) به سرعت بهبود می یابند. به عنوان یک امتیاز، نیازی به نگه داشتن لیتیوم روی شارژ شناور برای ذخیره سازی نیست. برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه شارژ باتری لیتیومی، لطفاً شارژ لیتیوم ما را مشاهده کنید
راهنما.

عملکرد باتری در دمای بالا

عملکرد لیتیوم در کاربردهای دمای بالا بسیار برتر از SLA است. در واقع، لیتیوم در دمای 55 درجه سانتیگراد هنوز دو برابر عمر چرخه ای SLA در دمای اتاق دارد. لیتیوم در اکثر شرایط بهتر از سرب عمل می کند، اما به ویژه در دماهای بالا قوی است.

عمر چرخه در مقابل دماهای مختلف برای باتری های LiFePO4

عملکرد باتری با دمای سرد

دمای سرد می تواند باعث کاهش قابل توجه ظرفیت برای تمام مواد شیمیایی باتری شود. با دانستن این موضوع، هنگام ارزیابی باتری برای استفاده در دمای سرد باید به دو چیز توجه کرد: شارژ و دشارژ. باتری لیتیومی در دمای پایین (زیر 32 درجه فارنهایت) شارژ را نمی پذیرد. با این حال، یک SLA می تواند شارژهای جریان کم را در دمای پایین بپذیرد.

برعکس، یک باتری لیتیومی در دماهای سرد ظرفیت تخلیه بالاتری نسبت به SLA دارد. این بدان معناست که باتری های لیتیومی نباید برای دماهای سرد بیش از حد طراحی شوند، اما شارژ می تواند یک عامل محدود کننده باشد. در 0 درجه فارنهایت، لیتیوم در 70٪ ظرفیت نامی خود تخلیه می شود، اما SLA در 45٪ است.

یکی از مواردی که در دمای سرد باید در نظر بگیرید وضعیت باتری لیتیومی است که می خواهید آن را شارژ کنید. اگر شارژ باتری به تازگی تمام شده باشد، باتری به اندازه کافی گرما تولید می کند تا شارژ را بپذیرد. اگر باتری فرصتی برای خنک شدن داشته باشد، اگر دمای آن کمتر از 32 درجه فارنهایت باشد ممکن است شارژ را قبول نکند.

نصب باتری

اگر تا به حال سعی کرده اید باتری سرب اسیدی نصب کنید، می دانید که برای جلوگیری از هرگونه مشکل احتمالی در هواگیری، نصب آن در وضعیت معکوس چقدر مهم است. در حالی که یک SLA طوری طراحی شده است که نشتی نداشته باشد، دریچه‌ها اجازه می‌دهند تا مقداری گازها آزاد شوند.

در طراحی باتری لیتیومی، سلول ها همه به صورت جداگانه مهر و موم شده اند و نمی توانند نشت کنند. این بدان معناست که هیچ محدودیتی در جهت نصب باتری لیتیومی وجود ندارد. می توان آن را به پهلو، وارونه یا ایستاده بدون هیچ مشکلی نصب کرد.

مقایسه وزن باتری

لیتیوم، به طور متوسط، 55٪ سبک تر از SLA است، بنابراین جابجایی یا نصب آن آسان تر است.

عمر چرخه در مقابل دماهای مختلف برای باتری های LiFePO4

ذخیره سازی باتری SLA در مقابل لیتیوم

لیتیوم نباید در 100% حالت شارژ (SOC) ذخیره شود، در حالی که SLA باید در 100% ذخیره شود. این به این دلیل است که نرخ خود تخلیه باتری SLA 5 برابر یا بیشتر از باتری لیتیومی است. در واقع، بسیاری از مشتریان باتری سرب اسیدی را با یک شارژر قطره ای در انبار نگهداری می کنند تا به طور مداوم باتری را در 100٪ نگه دارند تا عمر باتری به دلیل ذخیره سازی کاهش پیدا نکند.

نصب باتری سری و موازی

یک نکته سریع و مهم: هنگام نصب باتری ها به صورت سری و موازی، مهم است که آنها در تمام فاکتورها از جمله ظرفیت، ولتاژ، مقاومت، حالت شارژ و مواد شیمیایی مطابقت داشته باشند. باتری های SLA و لیتیومی را نمی توان با هم در یک رشته استفاده کرد.

از آنجایی که یک باتری SLA در مقایسه با لیتیوم (که دارای یک برد مدار است که باتری را نظارت و محافظت می کند) یک باتری "گنگ" در نظر گرفته می شود، می تواند باتری های بیشتری را در رشته ای نسبت به لیتیوم تحمل کند.

طول رشته لیتیوم توسط اجزای روی برد مدار محدود می شود. اجزای برد مدار می‌توانند محدودیت‌های جریان و ولتاژی داشته باشند که رشته‌های سری طولانی از آنها فراتر می‌رود. به عنوان مثال، یک رشته سری از چهار باتری لیتیومی حداکثر ولتاژ 51.2 ولت خواهد داشت. عامل دوم محافظت از باتری ها است. یک باتری که از محدودیت های حفاظتی فراتر رود می تواند شارژ و دشارژ کل رشته باتری ها را مختل کند. بیشتر رشته‌های لیتیومی به 6 یا کمتر محدود می‌شوند (وابسته به مدل)، اما با مهندسی اضافی می‌توان به طول رشته‌های بالاتر دست یافت.

تفاوت های زیادی بین باتری لیتیومی و عملکرد SLA وجود دارد. SLA را نباید تخفیف داد زیرا هنوز در برخی از کاربردها برتری بیشتری نسبت به لیتیوم دارد. با این حال، لیتیوم باتری قوی تر در نمونه های کامیون های لیفتراک است.