Potpuni vodič za litij-ionsku bateriju viljuškara u odnosu na olovnu kiselinu

Što se tiče odabira prave baterije za vašu aplikaciju, vjerojatno imate popis uvjeta koje morate ispuniti. Koliki je napon potreban, koliki je kapacitet, ciklički ili u stanju čekanja itd.

Jednom kad su se specifičnosti suzile, možda se pitate: "Trebam li litijevu bateriju ili tradicionalnu zatvorenu olovnu bateriju?" Ili, što je još važnije, "koja je razlika između litija i zatvorene olovne kiseline?" Nekoliko je čimbenika koje treba uzeti u obzir prije odabira kemije baterija, jer i jedni i drugi imaju snage i slabosti.

Za potrebe ovog bloga, litij se odnosi samo na litij-željezo-fosfatne (LiFePO4) baterije, a SLA se odnosi na olovne/zapečaćene olovno-kiselinske baterije.

Ovdje promatramo razlike u performansama između litijevih i olovnih baterija

Ciklične performanse Litij VS SLA

Najznačajnija razlika između litij-željeznog fosfata i olovne kiseline je činjenica da je kapacitet litij baterije neovisan o brzini pražnjenja. Slika ispod uspoređuje stvarni kapacitet kao postotak nazivnog kapaciteta baterije u odnosu na brzinu pražnjenja izraženu sa C (C je jednaka struji pražnjenja podijeljena s ocjenom kapaciteta). Uz vrlo visoke stope pražnjenja, na primjer .8C, kapacitet olovne baterije je samo 60% nazivnog kapaciteta.

Kapacitet litijeve baterije u odnosu na različite vrste olovnih baterija pri različitim strujama pražnjenja

Litij baterije imaju duži vijek trajanja od bilo kojeg olovnog napajanja. Vijek trajanja olovnih baterija je 1000-1500 ciklusa ili manje. Litij-ion traje najmanje 3,000 plus ciklusa ovisno o primjeni.

Stoga će u cikličkim primjenama gdje je brzina pražnjenja često veća od 0.1 ° C, litijeva baterija nižeg napona često će imati veći stvarni kapacitet od usporedive olovne baterije. To znači da će litij kod iste ocjene kapaciteta koštati više, ali za istu primjenu možete koristiti litij manjeg kapaciteta po nižoj cijeni. Trošak vlasništva kada uzmete u obzir ciklus, dodatno povećava vrijednost litijeve baterije u usporedbi s olovnom baterijom.

Druga najznačajnija razlika između SLA i litija je ciklička učinkovitost litija. Litij ima deset puta duži vijek trajanja od SLA u većini uvjeta. To smanjuje cijenu litija po ciklusu od SLA, što znači da ćete u cikličkoj primjeni litijsku bateriju morati mijenjati rjeđe od SLA.

Usporedba ciklusa LiFePO4 i SLA baterije

Konstantna isporuka energije Litij VS olovna kiselina

Litij isporučuje istu količinu energije tijekom cijelog ciklusa pražnjenja, dok SLA isporuka energije počinje snažno, ali se raspršuje. Prednost konstantne snage litija prikazana je na donjem grafikonu koji prikazuje napon u odnosu na stanje napunjenosti.

Ovdje vidimo stalnu prednost litija u snazi ​​u odnosu na olovnu kiselinu

Litijeva baterija kao što je prikazana narančastom bojom ima konstantan napon dok se prazni tijekom cijelog pražnjenja. Snaga je funkcija napona puta struje. Trenutna potražnja će biti konstantna, a time će i isporučena snaga, pomnožena snaga, biti konstantna. Dakle, stavimo ovo na primjer iz stvarnog života.

Jeste li ikada upalili svjetiljku i primijetili da je slabija nego kad ste je zadnji put upalili? To je zato što se baterija unutar svjetiljke gasi, ali još nije potpuno mrtva. Daje malo snage, ali nedovoljno da u potpunosti osvijetli žarulju.

Da je ovo litijska baterija, žarulja bi bila jednako svijetla od početka do kraja svog vijeka. Umjesto da nestane, žarulja se jednostavno ne bi upalila da je baterija prazna.

Vrijeme punjenja litija i SLA

Punjenje SLA baterija poznato je sporo. U većini cikličkih aplikacija morate imati na raspolaganju dodatne SLA baterije kako biste i dalje mogli koristiti svoju aplikaciju dok se druga baterija puni. U aplikacijama u stanju čekanja, SLA baterija mora biti punjena s plovkom.

S litij baterijama punjenje je četiri puta brže od SLA. Brže punjenje znači da je baterija u upotrebi više vremena i stoga zahtijeva manje baterija. Također se brzo oporavljaju nakon događaja (kao u sigurnosnoj ili pripravnoj aplikaciji). Kao bonus, nema potrebe držati litij na plivajućem naboju za pohranu. Za više informacija o tome kako napuniti litijsku bateriju, pogledajte naše Punjenje litijem
Vodič.

Performanse baterije pri visokim temperaturama

Litijeve performanse su daleko superiornije od SLA u primjenama na visokim temperaturama. U stvari, litij na 55 ° C još uvijek ima dvostruki vijek ciklusa kao SLA na sobnoj temperaturi. Litij će nadmašiti olovo u većini uvjeta, ali je posebno jak pri povišenim temperaturama.

Životni ciklus u odnosu na različite temperature za LiFePO4 baterije

Performanse baterije pri niskim temperaturama

Hladne temperature mogu uzrokovati značajno smanjenje kapaciteta svih kemijskih baterija. Znajući to, dvije su stvari koje treba uzeti u obzir prilikom ocjenjivanja upotrebe baterije na hladnim temperaturama: punjenje i pražnjenje. Litijeva baterija neće prihvatiti punjenje na niskoj temperaturi (ispod 32 ° F). Međutim, SLA može prihvatiti naboje male struje na niskoj temperaturi.

Suprotno tome, litijeva baterija ima veći kapacitet pražnjenja pri hladnim temperaturama od SLA. To znači da litijeve baterije ne moraju biti previše dizajnirane za hladne temperature, ali punjenje može biti ograničavajući faktor. Na 0 ° F, litij se ispušta pri 70% svog nazivnog kapaciteta, ali SLA iznosi 45%.

Jedna stvar koju treba uzeti u obzir pri niskim temperaturama je stanje litijske baterije kada je želite puniti. Ako je baterija upravo završila s pražnjenjem, baterija će proizvesti dovoljno topline da prihvati punjenje. Ako je baterija imala priliku da se ohladi, možda neće prihvatiti punjenje ako je temperatura ispod 32°F.

Instalacija baterije

Ako ste ikada pokušali instalirati olovnu bateriju, znate koliko je važno ne instalirati je u obrnutom položaju kako biste spriječili bilo kakve potencijalne probleme s odzračivanjem. Iako je SLA dizajniran da ne curi, otvori za odzračivanje omogućuju neko rezidualno ispuštanje plinova.

U izvedbi s litijevom baterijom, sve su stanice pojedinačno zatvorene i ne mogu procuriti. To znači da nema ograničenja u orijentaciji ugradnje litijeve baterije. Može se instalirati na bok, naopako ili uspravno, bez problema.

Usporedba težine baterije

Litij je u prosjeku 55% lakši od SLA, pa ga je lakše premjestiti ili instalirati.

Životni ciklus u odnosu na različite temperature za LiFePO4 baterije

SLA VS Skladištenje litijskih baterija

Litij ne bi trebao biti pohranjen na 100% napunjenosti (SOC), dok SLA treba biti pohranjen na 100%. To je zato što je brzina samopražnjenja SLA baterije 5 puta ili veća od one litijeve baterije. U stvari, mnogi će kupci održavati olovnu bateriju u skladištu s punjačem za kontinuirano održavanje baterije na 100%, tako da se vijek trajanja baterije ne smanjuje zbog skladištenja.

Serijska i paralelna instalacija baterija

Brza i važna napomena: Prilikom ugradnje baterija u seriju i paralelno, važno je da budu usklađene u svim čimbenicima uključujući kapacitet, napon, otpor, stanje napunjenosti i kemiju. SLA i litijeve baterije ne mogu se koristiti zajedno u istom nizu.

Budući da se SLA baterija smatra "glupom" baterijom u usporedbi s litijskom (koja ima pločicu koja nadzire i štiti bateriju), ona može podnijeti mnogo više baterija u nizu od litij.

Duljina žice litija ograničena je komponentama na ploči. Komponente pločice mogu imati ograničenja struje i napona koja će dugi nizovi serije premašiti. Na primjer, serijski niz od četiri litijeve baterije imat će maksimalni napon od 51.2 volta. Drugi faktor je zaštita baterija. Jedna baterija koja prelazi zaštitne granice može poremetiti punjenje i pražnjenje cijelog niza baterija. Većina litijevih žica ograničena je na 6 ili manje (ovisno o modelu), ali veće duljine žica mogu se postići dodatnim inženjeringom.

Postoje mnoge razlike između litij baterije i SLA performansi. SLA ne treba odbacivati ​​jer još uvijek ima prednost u odnosu na litij u nekim aplikacijama. Međutim, litij je jača baterija u slučajevima viličara.