A guía completa para a batería de empilhadeiras de iones de litio vs chumbo-ácido

Cando se trata de escoller a batería adecuada para a súa aplicación, é probable que teña unha lista de condicións que debe cumprir. Canta tensión se necesita, cal é a capacidade necesaria, cíclica ou en espera, etc.

Unha vez que teñas reducidos os detalles, podes estar a preguntar: "Necesito unha batería de litio ou unha batería de chumbo ácido selada tradicional?" Ou, o máis importante, "cal é a diferenza entre o litio e o chumbo ácido selado?" Hai varios factores a ter en conta antes de escoller a química dunha batería, xa que ambos teñen puntos fortes e débiles.

Para os efectos deste blog, o litio refírese só ás baterías de fosfato de ferro de litio (LiFePO4) e SLA refírese a baterías de chumbo ácido/selado.

Aquí observamos as diferenzas de rendemento entre as baterías de litio e chumbo-ácido

Rendemento cíclico Litio VS SLA

A diferenza máis notable entre o fosfato de ferro de litio e o ácido de chumbo é o feito de que a capacidade da batería de litio é independente da taxa de descarga. A seguinte figura compara a capacidade real como porcentaxe da capacidade nominal da batería fronte á taxa de descarga expresada por C (C é igual á corrente de descarga dividida pola capacidade nominal). Con taxas de descarga moi altas, por exemplo .8C, a capacidade da batería de chumbo-ácido é só o 60% da capacidade nominal.

Capacidade da batería de litio fronte a diferentes tipos de baterías de chumbo-ácido a varias correntes de descarga

As baterías de litio teñen unha vida útil máis longa que calquera batería de chumbo-ácido. A vida útil das baterías de chumbo-ácido é de 1000 a 1500 ciclos ou menos. O ión de litio dura polo menos 3,000 ciclos máis dependendo da aplicación.

Polo tanto, en aplicacións cíclicas onde a taxa de descarga adoita ser superior a 0.1 C, unha batería de litio de menor clasificación adoita ter unha capacidade real maior que a batería de chumbo-ácido comparable. Isto significa que coa mesma capacidade, o litio custará máis, pero podes usar un litio de menor capacidade para a mesma aplicación a un prezo máis baixo. O custo de propiedade cando se considera o ciclo, aumenta aínda máis o valor da batería de litio en comparación cunha batería de chumbo-ácido.

A segunda diferenza máis notable entre o SLA e o litio é o rendemento cíclico do litio. O litio ten dez veces o ciclo de vida do SLA na maioría das condicións. Isto fai que o custo por ciclo de litio sexa inferior ao SLA, o que significa que terás que substituír unha batería de litio con menos frecuencia que o SLA nunha aplicación cíclica.

Comparando a vida útil da batería LiFePO4 vs SLA

Entrega de potencia constante Litio VS chumbo-ácido

O litio ofrece a mesma cantidade de enerxía durante todo o ciclo de descarga, mentres que a entrega de enerxía dun SLA comeza forte, pero se disipa. A vantaxe de potencia constante do litio móstrase no seguinte gráfico que mostra a tensión fronte ao estado de carga.

Aquí vemos a vantaxe de poder constante do litio fronte ao chumbo-ácido

Unha batería de litio como se mostra na laranxa ten unha tensión constante mentres se descarga durante toda a descarga. A potencia é unha función da tensión por corrente. A demanda actual será constante e, polo tanto, a potencia entregada, potencia multiplicada por corrente, será constante. Entón, poñamos isto nun exemplo da vida real.

Algunha vez acendeches unha lanterna e notaches que é máis tenue que a última vez que a acendeches? Isto débese a que a batería do interior da lanterna está morrendo, pero aínda non está completamente morta. Desprende un pouco de enerxía, pero non o suficiente para iluminar completamente a lámpada.

Se esta fose unha batería de litio, a lámpada sería igual de brillante desde o principio da súa vida útil ata o final. En lugar de diminuír, a lámpada non se acendería en absoluto se a batería estivese esgotada.

Tempos de carga de litio e SLA

A carga das baterías SLA é notoriamente lenta. Na maioría das aplicacións cíclicas, cómpre ter dispoñibles baterías SLA adicionais para poder seguir usando a súa aplicación mentres se está cargando a outra batería. Nas aplicacións en espera, unha batería SLA debe manterse cunha carga flotante.

Con baterías de litio, a carga é catro veces máis rápida que SLA. A carga máis rápida significa que hai máis tempo que a batería está en uso e, polo tanto, require menos. Tamén se recuperan rapidamente despois dun evento (como nunha aplicación de copia de seguridade ou en espera). Como extra, non é necesario manter o litio cunha carga flotante para o almacenamento. Para obter máis información sobre como cargar unha batería de litio, consulta a nosa Carga de litio
Guía.

Rendemento da batería a alta temperatura

O rendemento do litio é moi superior ao SLA en aplicacións de alta temperatura. De feito, o litio a 55 °C aínda ten o dobre de vida útil que o SLA a temperatura ambiente. O litio superará ao chumbo na maioría das condicións, pero é especialmente forte a temperaturas elevadas.

Ciclo de vida frente a varias temperaturas para baterías LiFePO4

Rendemento da batería a temperatura fría

As temperaturas frías poden causar unha redución significativa da capacidade de todas as químicas da batería. Sabendo isto, hai que ter en conta dúas cousas á hora de avaliar unha batería para o seu uso a temperaturas frías: cargar e descargar. Unha batería de litio non aceptará carga a baixa temperatura (inferior a 32 °F). Non obstante, un SLA pode aceptar cargas de baixa corrente a baixa temperatura.

Pola contra, unha batería de litio ten unha maior capacidade de descarga a temperaturas frías que SLA. Isto significa que as baterías de litio non teñen que estar demasiado deseñadas para temperaturas frías, pero a carga pode ser un factor limitante. A 0 °F, o litio descárgase ao 70% da súa capacidade nominal, pero o SLA está ao 45%.

Unha cousa a ter en conta a temperatura fría é o estado da batería de litio cando queres cargala. Se a batería acaba de descargarse, a batería xerará suficiente calor para aceptar unha carga. Se a batería tivo a oportunidade de arrefriarse, é posible que non acepte unha carga se a temperatura é inferior a 32 °F.

Instalación de baterías

Se algunha vez intentou instalar unha batería de chumbo ácido, sabe o importante que é non instalala nunha posición invertida para evitar posibles problemas coa ventilación. Aínda que un SLA está deseñado para non filtrar, as ventilacións permiten unha liberación residual dos gases.

Nun deseño de batería de litio, todas as celas están seladas individualmente e non poden filtrar. Isto significa que non hai restricións na orientación de instalación dunha batería de litio. Pódese instalar de lado, boca abaixo ou de pé sen problemas.

Comparación de peso da batería

O litio, de media, é un 55 % máis lixeiro que o SLA, polo que é máis fácil de mover ou instalar.

Ciclo de vida frente a varias temperaturas para baterías LiFePO4

Almacenamento de baterías de litio SLA VS

O litio non debe almacenarse ao 100 % do estado de carga (SOC), mentres que o SLA debe almacenarse ao 100 %. Isto débese a que a taxa de autodescarga dunha batería SLA é 5 veces ou maior que a dunha batería de litio. De feito, moitos clientes manterán unha batería de chumbo-ácido almacenada cun cargador de goteo para manter a batería continuamente ao 100%, para que a duración da batería non diminúa debido ao almacenamento.

Instalación de baterías en serie e en paralelo

Unha nota rápida e importante: ao instalar baterías en serie e en paralelo, é importante que coincidan en todos os factores, incluíndo capacidade, voltaxe, resistencia, estado de carga e química. As baterías SLA e de litio non se poden usar xuntas na mesma cadea.

Dado que unha batería SLA considérase unha batería "tonta" en comparación co litio (que ten unha placa de circuíto que supervisa e protexe a batería), pode manexar moitas máis baterías nunha cadea que o litio.

A lonxitude da corda do litio está limitada polos compoñentes da placa de circuíto. Os compoñentes da placa de circuíto poden ter limitacións de corrente e tensión que as cadeas de serie longas superarán. Por exemplo, unha serie de catro baterías de litio terá unha tensión máxima de 51.2 voltios. Un segundo factor é a protección das baterías. Unha batería que supera os límites de protección pode interromper a carga e descarga de toda a cadea de baterías. A maioría das cordas de litio están limitadas a 6 ou menos (depende do modelo), pero pódense acadar lonxitudes de cordas máis altas con enxeñería adicional.

Hai moitas diferenzas entre a batería de litio e o rendemento do SLA. Non se debe descontar o SLA xa que aínda ten unha vantaxe sobre o litio nalgunhas aplicacións. Non obstante, o litio é a batería máis forte nos casos de empilhadeiras.