המדריך המלא לסוללת ליתיום-יון לעומת חומצה עופרת

כשזה מגיע לבחירת הסוללה המתאימה ליישום שלך, סביר להניח שיש לך רשימה של תנאים שאתה צריך למלא. כמה מתח צריך, מהי דרישת הקיבולת, מחזורית או המתנה וכו'.

לאחר שצמצמו את הפרטים, אתם עשויים לתהות, "האם אני צריך סוללת ליתיום או סוללת חומצת עופרת אטומה מסורתית?" או, יותר חשוב, "מה ההבדל בין ליתיום לחומצת עופרת אטומה?" ישנם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון לפני בחירת כימיה של סוללה, שכן לשניהם יש חוזקות וחולשות.

לצורך הבלוג הזה, ליתיום מתייחס לסוללות ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4) בלבד, ו-SLA מתייחס לסוללות חומצת עופרת/חומצת עופרת אטומה.

כאן אנו מסתכלים על הבדלי הביצועים בין סוללות ליתיום וחומצת עופרת

ליתיום ביצועים מחזוריים לעומת SLA

ההבדל הבולט ביותר בין פוספט ליתיום ברזל לחומצה עופרת הוא העובדה שקיבולת סוללת הליתיום אינה תלויה בקצב הפריקה. האיור שלהלן משווה את הקיבולת בפועל כאחוז מהקיבולת המדורגת של הסוללה לעומת קצב הפריקה כפי שבא לידי ביטוי ב-C (C שווה לזרם הפריקה חלקי דירוג הקיבולת). עם קצבי פריקה גבוהים מאוד, למשל .8C, הקיבולת של סוללת חומצת העופרת היא רק 60% מהקיבולת המדורגת.

קיבולת של סוללת ליתיום לעומת סוגים שונים של סוללות חומצת עופרת בזרמי פריקה שונים

לסוללות ליתיום יש תוחלת חיים ארוכה יותר מכל חבילת כוח חומצת עופרת. אורך החיים של סוללות עופרת הוא 1000-1500 מחזורים או פחות. ליתיום-יון מחזיק מעמד לפחות 3,000 מחזורים פלוס בהתאם ליישום.

לכן, ביישומים מחזוריים שבהם קצב הפריקה לרוב גדול מ-0.1C, לסוללת ליתיום בדירוג נמוך יותר תהיה לרוב קיבולת בפועל גבוהה יותר מזו של סוללת חומצת עופרת המקבילה. זה אומר שבאותו דירוג קיבולת, הליתיום יעלה יותר, אבל אתה יכול להשתמש בליתיום בעל קיבולת נמוכה יותר עבור אותו יישום במחיר נמוך יותר. עלות הבעלות כאשר אתה מחשיב את המחזור, מעלה עוד יותר את הערך של סוללת הליתיום בהשוואה לסוללת חומצת עופרת.

ההבדל השני הבולט ביותר בין SLA לליתיום הוא הביצועים המחזוריים של ליתיום. לליתיום יש פי עשרה את חיי המחזור של SLA ברוב התנאים. זה מביא את העלות למחזור של ליתיום נמוכה יותר מ-SLA, כלומר תצטרך להחליף סוללת ליתיום בתדירות נמוכה יותר מ-SLA ביישום מחזורי.

השוואת חיי סוללה של LiFePO4 לעומת SLA

אספקת כוח קבועה ליתיום לעומת עופרת-חומצה

ליתיום מספק את אותה כמות כוח לאורך כל מחזור הפריקה, ואילו אספקת הכוח של SLA מתחילה חזקה, אך מתפזרת. יתרון ההספק הקבוע של ליתיום מוצג בגרף למטה שמראה מתח מול מצב המטען.

כאן אנו רואים את יתרון הכוח המתמיד של ליתיום מול חומצה עופרת

לסוללת ליתיום כפי שמוצג בכתום יש מתח קבוע כשהיא מתרוקנת לאורך כל הפריקה. הספק הוא פונקציה של מתח כפול זרם. הדרישה הנוכחית תהיה קבועה ולכן ההספק הניתן, הספק כפול הזרם, יהיה קבוע. אז, בואו נשים את זה בדוגמה מהחיים האמיתיים.

האם אי פעם הדלקת פנס ושמת לב שהוא עמום יותר מהפעם האחרונה שהדלקת אותו? הסיבה לכך היא שהסוללה בתוך הפנס גוועה, אך עדיין לא מתה לחלוטין. הוא נותן מעט כוח, אבל לא מספיק כדי להאיר את הנורה במלואה.

אם זו הייתה סוללת ליתיום, הנורה הייתה בהירה באותה מידה מתחילת חייה ועד סופו. במקום לדעוך, הנורה פשוט לא נדלקת בכלל אם הסוללה מתה.

זמני טעינה של ליתיום ו-SLA

טעינת סוללות SLA היא איטית כידוע. ברוב היישומים המחזוריים, עליך להצטייד בסוללות SLA נוספות כדי שתוכל להשתמש באפליקציה שלך בזמן שהסוללה השנייה נטענת. ביישומי המתנה, סוללת SLA חייבת להישמר בטעינה צפה.

עם סוללות ליתיום, הטעינה מהירה פי ארבעה מאשר SLA. הטעינה המהירה יותר פירושה שיש יותר זמן שהסוללה בשימוש, ולכן דורשת פחות סוללות. הם גם מתאוששים במהירות לאחר אירוע (כמו ביישום גיבוי או המתנה). כבונוס, אין צורך להחזיק ליתיום במטען צף לאחסון. למידע נוסף על אופן טעינת סוללת ליתיום, אנא עיין בטעינת הליתיום שלנו
להנחות.

ביצועי סוללה בטמפרטורה גבוהה

הביצועים של ליתיום עדיפים בהרבה מ-SLA ביישומי טמפרטורה גבוהה. למעשה, לליתיום ב-55 מעלות צלזיוס עדיין יש פי שניים את חיי המחזור מאשר ל-SLA בטמפרטורת החדר. ליתיום ישיג את העופרת ברוב התנאים, אך הוא חזק במיוחד בטמפרטורות גבוהות.

חיי מחזור לעומת טמפרטורות שונות עבור סוללות LiFePO4

ביצועי סוללה בטמפרטורה קרה

טמפרטורות קרות יכולות לגרום להפחתת קיבולת משמעותית עבור כל הכימיקלים של הסוללה. בידיעה זו, יש לקחת בחשבון שני דברים בעת הערכת סוללה לשימוש בטמפרטורה קרה: טעינה ופריקה. סוללת ליתיום לא תקבל טעינה בטמפרטורה נמוכה (מתחת ל-32°F). עם זאת, SLA יכול לקבל טעינות זרם נמוך בטמפרטורה נמוכה.

לעומת זאת, לסוללת ליתיום קיבולת פריקה גבוהה יותר בטמפרטורות קרות מאשר SLA. משמעות הדבר היא שסוללות ליתיום לא חייבות להיות מתוכננות יתר על המידה לטמפרטורות קרות, אך טעינה יכולה להיות גורם מגביל. ב-0°F, ליתיום נפרק ב-70% מהקיבולת המדורגת שלו, אבל SLA הוא 45%.

דבר אחד שיש לקחת בחשבון בטמפרטורה קרה הוא מצב סוללת הליתיום כאשר אתה רוצה לטעון אותה. אם הסוללה רק סיימה להתרוקן, הסוללה תייצר מספיק חום כדי לקבל טעינה. אם הייתה לסוללה הזדמנות להתקרר, ייתכן שהיא לא תקבל טעינה אם הטמפרטורה נמוכה מ-32°F.

התקנת סוללה

אם אי פעם ניסית להתקין סוללת עופרת, אתה יודע כמה חשוב לא להתקין אותה במצב הפוך כדי למנוע בעיות פוטנציאליות עם האוורור. בעוד ש-SLA נועד לא לדלוף, פתחי האוורור מאפשרים שחרור שיורי מסוים של הגזים.

בעיצוב סוללת ליתיום, התאים כולם אטומים בנפרד ואינם יכולים לדלוף. המשמעות היא שאין הגבלה בכיוון ההתקנה של סוללת ליתיום. ניתן להתקין אותו על הצד, הפוך או בעמידה ללא בעיות.

השוואת משקל סוללה

ליתיום, בממוצע, קל יותר ב-55% מ-SLA, כך שקל יותר להעביר או להתקין אותו.

חיי מחזור לעומת טמפרטורות שונות עבור סוללות LiFePO4

SLA VS אחסון סוללות ליתיום

אין לאחסן ליתיום ב-100% מצב טעינה (SOC), בעוד ש-SLA צריך להיות מאוחסן ב-100%. הסיבה לכך היא שקצב הפריקה העצמית של סוללת SLA הוא פי 5 או יותר מזה של סוללת ליתיום. למעשה, לקוחות רבים ישמרו על סוללת עופרת באחסון עם מטען טפטוף כדי לשמור על הסוללה ב-100% באופן רציף, כך שחיי הסוללה לא יקטן עקב האחסון.

התקנת סוללה בסדרה ומקבילה

הערה מהירה וחשובה: בעת התקנת סוללות בסדרות ובמקבילות, חשוב שהן יהיו מותאמות בכל הגורמים לרבות קיבולת, מתח, התנגדות, מצב טעינה וכימיה. לא ניתן להשתמש בסוללות SLA ו-ליתיום יחד באותה מחרוזת.

מכיוון שסוללת SLA נחשבת לסוללה "מטומטמת" בהשוואה לליתיום (שיש לה מעגל שמנטר ומגן על הסוללה), היא יכולה להתמודד עם הרבה יותר סוללות במחרוזת מאשר ליתיום.

אורך המיתר של ליתיום מוגבל על ידי הרכיבים בלוח המעגלים. לרכיבי לוח מעגלים יכולות להיות מגבלות זרם ומתח שמיתרים מסדרות ארוכות יחרגו מהן. לדוגמה, מחרוזת סדרה של ארבע סוללות ליתיום תהיה בעלת מתח מרבי של 51.2 וולט. גורם שני הוא ההגנה על הסוללות. סוללה אחת החורגת ממגבלות ההגנה עלולה לשבש את הטעינה והפריקה של כל מחרוזת הסוללות. רוב מיתרי הליתיום מוגבלים ל-6 או פחות (תלוי בדגם), אך ניתן להגיע לאורכי מיתרים גבוהים יותר עם הנדסה נוספת.

ישנם הבדלים רבים בין סוללת ליתיום לביצועי SLA. אין להוזיל את SLA מכיוון שעדיין יש לו יתרון על פני ליתיום ביישומים מסוימים. עם זאת, ליתיום היא הסוללה החזקה יותר במקרים של משאיות מלגזות.