A lítium-ion targoncaakkumulátor és az ólom-sav teljes útmutatója

Amikor az alkalmazáshoz megfelelő akkumulátort kell kiválasztani, valószínűleg van egy listája a feltételekről, amelyeket teljesítenie kell. Mekkora feszültség szükséges, mekkora a kapacitásigény, ciklikus vagy készenléti stb.

Miután leszűkítette a részleteket, felmerülhet a kérdés: „Lítium akkumulátorra vagy hagyományos zárt ólom-savas akkumulátorra van szükségem?” Vagy ami még fontosabb, „mi a különbség a lítium és a zárt ólomsav között?” Az akkumulátor kémia kiválasztása előtt számos tényezőt figyelembe kell venni, mivel mindkettőnek megvannak az erősségei és a gyengeségei.

Ebben a blogban a lítium csak a lítium-vasfoszfát (LiFePO4) akkumulátorokat jelenti, az SLA pedig az ólomsavas/zárt ólom-savas akkumulátorokat.

Itt megnézzük a lítium- és ólom-savas akkumulátorok teljesítménybeli különbségeit

Ciklikus teljesítményű lítium VS SLA

A legszembetűnőbb különbség a lítium-vas-foszfát és az ólomsav között az a tény, hogy a lítium akkumulátor kapacitása független a kisülési sebességtől. Az alábbi ábra az akkumulátor névleges kapacitásának százalékában kifejezett tényleges kapacitást hasonlítja össze a C-vel kifejezett kisütési sebességgel (C egyenlő a kisütési áram és a névleges kapacitás osztva). Nagyon magas kisütési rátákkal, például 8 C-on, az ólomakkumulátor kapacitása csak a névleges kapacitás 60%-a.

A lítium akkumulátor kapacitása a különböző típusú ólom-savas akkumulátorokhoz képest különböző kisülési áramokon

A lítium akkumulátorok élettartama hosszabb, mint bármely ólom-savas tápegység. Az ólom-savas akkumulátorok élettartama 1000–1500 ciklus vagy kevesebb. A lítium-ion legalább 3,000 plusz ciklust bír ki az alkalmazástól függően.

Ezért ciklikus alkalmazásokban, ahol a kisülési sebesség gyakran nagyobb, mint 0.1 C, az alacsonyabb névleges lítium akkumulátorok tényleges kapacitása gyakran nagyobb, mint a hasonló ólom-savas akkumulátoré. Ez azt jelenti, hogy azonos kapacitás-besorolás mellett a lítium többe kerül, de alacsonyabb áron használhat kisebb kapacitású lítiumot ugyanarra az alkalmazásra. Ha figyelembe vesszük a ciklust, a birtoklási költség tovább növeli a lítium akkumulátor értékét az ólom-savas akkumulátorokhoz képest.

A második legjelentősebb különbség az SLA és a lítium között a lítium ciklikus teljesítménye. A legtöbb körülmény között a lítium tízszerese az SLA-nak. Ezáltal a lítium ciklusonkénti költsége alacsonyabb, mint az SLA, ami azt jelenti, hogy ritkábban kell lítium akkumulátort cserélni, mint az SLA-t ciklikus alkalmazásokban.

A LiFePO4 és az SLA akkumulátor élettartamának összehasonlítása

Állandó tápellátás lítium VS ólom-sav

A lítium a teljes kisütési ciklus alatt ugyanannyi energiát ad le, míg az SLA energiaellátása erősen indul, de szétesik. A lítium állandó teljesítményelőnyét az alábbi grafikon mutatja, amely a feszültséget mutatja a töltöttségi állapot függvényében.

Itt láthatjuk a lítium állandó teljesítményelőnyét az ólomsavval szemben

A narancssárgával jelölt lítium akkumulátor feszültsége állandó, mivel a teljes kisülés alatt lemerül. A teljesítmény a feszültség szorzata az áramerősség függvénye. Az áramigény állandó lesz, így a leadott teljesítmény, a teljesítmény szorozva az áramerősséggel, állandó lesz. Tehát, tegyük ezt egy valós példában.

Előfordult már, hogy felkapcsolt egy zseblámpát, és azt vette észre, hogy halványabb, mint amikor legutóbb bekapcsolta? Ennek az az oka, hogy a zseblámpa belsejében lévő elem lemerült, de még nem teljesen. Kicsit ad ki energiát, de nem elég ahhoz, hogy teljesen megvilágítsa az izzót.

Ha ez egy lítium akkumulátor lenne, az izzó ugyanolyan fényes lenne az élettartama elejétől a végéig. Ahelyett, hogy gyengülne, az izzó egyáltalán nem kapcsol be, ha az akkumulátor lemerült.

Lítium és SLA töltési ideje

Az SLA akkumulátorok töltése köztudottan lassú. A legtöbb ciklikus alkalmazásban szükség van extra SLA-akkumulátorokra, hogy továbbra is használhassa az alkalmazást, miközben a másik akkumulátor töltődik. Készenléti alkalmazásokban az SLA akkumulátort lebegő töltésen kell tartani.

A lítium akkumulátorokkal a töltés négyszer gyorsabb, mint az SLA. A gyorsabb töltés azt jelenti, hogy az akkumulátor több ideig van használatban, így kevesebb akkumulátort igényel. Gyorsan helyreállnak egy esemény után is (például egy biztonsági mentési vagy készenléti alkalmazásban). Bónuszként nem kell lítiumot úszó töltéssel tárolni a tároláshoz. A lítium akkumulátor töltésével kapcsolatos további információkért tekintse meg a Lítium töltés oldalunkat
Útmutató.

Magas hőmérsékletű akkumulátor teljesítmény

A lítium teljesítménye sokkal jobb, mint az SLA magas hőmérsékletű alkalmazásokban. Valójában a lítium 55 °C-on még mindig kétszer annyi ciklusidővel rendelkezik, mint az SLA szobahőmérsékleten. A lítium a legtöbb körülmény között felülmúlja az ólmot, de különösen erős magas hőmérsékleten.

A LiFePO4 akkumulátorok élettartama a különböző hőmérsékletekkel szemben

Hideg hőmérsékletű akkumulátor teljesítmény

A hideg hőmérséklet jelentős kapacitáscsökkenést okozhat az összes akkumulátor kémiájánál. Ennek ismeretében két dolgot kell figyelembe venni, amikor az akkumulátort hideg hőmérsékleten történő használatra értékeljük: a töltést és a kisütést. A lítium akkumulátor nem fogadja a töltést alacsony hőmérsékleten (32° F alatt). Az SLA azonban képes elfogadni az alacsony áramterhelést alacsony hőmérsékleten.

Ezzel szemben a lítium akkumulátor nagyobb kisütési kapacitással rendelkezik hideg hőmérsékleten, mint az SLA. Ez azt jelenti, hogy a lítium akkumulátorokat nem kell túlságosan hideg hőmérsékletre tervezni, de a töltés korlátozó tényező lehet. 0°F-on a lítium a névleges kapacitásának 70%-án kisül, de az SLA 45%-án.

Egy dolog, amit figyelembe kell venni hideg hőmérsékleten, a lítium akkumulátor állapota, amikor fel szeretné tölteni. Ha az akkumulátor éppen most fejezte be a kisülést, az akkumulátor elegendő hőt termel a töltés befogadásához. Ha az akkumulátor lehűlhetett, előfordulhat, hogy nem fogadja a töltést, ha a hőmérséklet 32°F alatt van.

Az akkumulátor telepítése

Ha valaha is megpróbált ólomakkumulátort beszerelni, tudja, milyen fontos, hogy ne fordítva szerelje be, hogy elkerülje a szellőzéssel kapcsolatos esetleges problémákat. Míg az SLA-t úgy tervezték, hogy ne szivárogjon, a szellőzőnyílások lehetővé teszik a maradék gázok némi felszabadulását.

A lítium akkumulátoros kialakításban a cellák mindegyike külön-külön tömített, és nem szivároghat. Ez azt jelenti, hogy a lítium akkumulátor beszerelési irányában nincs korlátozás. Probléma nélkül felszerelhető az oldalára, fejjel lefelé vagy felállva.

Az akkumulátor tömegének összehasonlítása

A lítium átlagosan 55%-kal könnyebb, mint az SLA, így könnyebben mozgatható vagy telepíthető.

A LiFePO4 akkumulátorok élettartama a különböző hőmérsékletekkel szemben

SLA VS lítium akkumulátor tároló

A lítiumot nem szabad 100%-os töltöttségi állapoton (SOC) tárolni, míg az SLA-t 100%-on kell tárolni. Ennek az az oka, hogy az SLA akkumulátor önkisülési aránya ötszöröse vagy nagyobb, mint a lítium akkumulátoré. Valójában sok vásárló ólomakkumulátort tárol egy csepptöltővel, hogy az akkumulátort folyamatosan 5%-on tartsa, így az akkumulátor élettartama nem csökken a tárolás miatt.

Soros és párhuzamos akkumulátor beszerelés

Egy gyors és fontos megjegyzés: Soros és párhuzamos akkumulátorok beszerelésekor fontos, hogy minden tényező összhangban legyen, beleértve a kapacitást, a feszültséget, az ellenállást, a töltöttségi állapotot és a kémiát. Az SLA és a lítium akkumulátorok nem használhatók együtt ugyanabban a láncban.

Mivel az SLA akkumulátor „buta” akkumulátornak számít a lítiumhoz képest (amelynek van egy áramköri lapja, amely figyeli és védi az akkumulátort), sokkal több akkumulátort tud kezelni egy zsinórban, mint a lítium.

A lítium húrhosszát az áramköri lapon lévő alkatrészek korlátozzák. Az áramköri elemek áram- és feszültségkorlátozásai lehetnek, amelyeket a hosszú soros húrok túlléphetnek. Például egy négy lítium elemből álló sorozat maximális feszültsége 51.2 V. A másik tényező az akkumulátorok védelme. Egyetlen akkumulátor, amely túllépi a védelmi határértékeket, megzavarhatja a teljes akkumulátorsor töltését és kisütését. A legtöbb lítium húr 6-ra vagy kevesebbre korlátozódik (modellfüggő), de további tervezéssel nagyobb húrhossz is elérhető.

Sok különbség van a lítium akkumulátor és az SLA teljesítménye között. Az SLA-t nem szabad leszámítani, mivel egyes alkalmazásokban még mindig előnye van a lítiummal szemben. A lítium azonban az erősebb akkumulátor a targoncák esetében.