De complete gids voor lithium-ion-vorkheftruckbatterijen versus loodzuur

Als het gaat om het kiezen van de juiste batterij voor uw toepassing, heeft u waarschijnlijk een lijst met voorwaarden waaraan u moet voldoen. Hoeveel spanning is er nodig, wat is de capaciteitsbehoefte, cyclisch of stand-by, etc.

Als je eenmaal de details hebt verengd, vraag je je misschien af: "heb ik een lithiumbatterij of een traditionele verzegelde loodzuurbatterij nodig?" Of, nog belangrijker, "wat is het verschil tussen lithium en verzegeld loodzuur?" Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden voordat u een batterijchemie kiest, aangezien beide sterke en zwakke punten hebben.

In het kader van deze blog verwijst lithium alleen naar lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4)-batterijen en verwijst SLA naar loodzuur/verzegelde loodzuurbatterijen.

Hier kijken we naar de prestatieverschillen tussen lithium- en loodzuurbatterijen

Cyclische prestaties Lithium VS SLA

Het meest opvallende verschil tussen lithiumijzerfosfaat en loodzuur is het feit dat de capaciteit van de lithiumbatterij onafhankelijk is van de ontladingssnelheid. De onderstaande afbeelding vergelijkt de werkelijke capaciteit als een percentage van de nominale capaciteit van de batterij versus de ontladingssnelheid zoals uitgedrukt door C (C is gelijk aan de ontlaadstroom gedeeld door de nominale capaciteit). Bij zeer hoge ontlaadsnelheden, bijvoorbeeld .8C, is de capaciteit van de loodzuuraccu slechts 60% van de nominale capaciteit.

Capaciteit van lithiumbatterij versus verschillende soorten loodzuurbatterijen bij verschillende ontlaadstromen

Lithiumbatterijen hebben een langere levensduur dan alle loodzuuraccu's. De levensduur van loodzuuraccu's is 1000-1500 cycli of minder. Lithium-ion gaat minstens 3,000 plus cycli mee, afhankelijk van de toepassing.

Daarom zal in cyclische toepassingen waar de ontladingssnelheid vaak groter is dan 0.1 C, een lithiumbatterij met een lagere nominale waarde vaak een hogere werkelijke capaciteit hebben dan de vergelijkbare loodzuurbatterij. Dit betekent dat bij dezelfde capaciteit het lithium meer zal kosten, maar dat u een lithium met een lagere capaciteit voor dezelfde toepassing tegen een lagere prijs kunt gebruiken. De eigendomskosten als je kijkt naar de cyclus, verhoogt de waarde van de lithiumbatterij verder in vergelijking met een loodzuurbatterij.

Het op één na meest opvallende verschil tussen SLA en lithium is de cyclische prestatie van lithium. Lithium heeft onder de meeste omstandigheden tien keer de levensduur van SLA. Dit brengt de kosten per cyclus van lithium lager dan SLA, wat betekent dat u een lithiumbatterij minder vaak hoeft te vervangen dan SLA in een cyclische toepassing.

Levensduur van LiFePO4 en SLA-batterij vergelijken

Constante vermogensafgifte Lithium versus loodzuur

Lithium levert dezelfde hoeveelheid stroom gedurende de gehele ontlaadcyclus, terwijl de stroomafgifte van een SLA sterk begint, maar verdwijnt. Het constante vermogensvoordeel van lithium wordt weergegeven in de onderstaande grafiek die de spanning versus de laadtoestand weergeeft.

Hier zien we het constante vermogensvoordeel van lithium ten opzichte van loodzuur

Een lithiumbatterij, zoals weergegeven in het oranje, heeft een constante spanning tijdens de volledige ontlading. Vermogen is een functie van spanning maal stroom. De huidige vraag zal constant zijn en dus zal het geleverde vermogen, vermogen maal stroom, constant zijn. Laten we dit dus in een realistisch voorbeeld plaatsen.

Heb je ooit een zaklamp aangedaan en merkte je dat deze zwakker is dan de laatste keer dat je hem aanzette? Dit komt omdat de batterij in de zaklamp leeg is, maar nog niet helemaal leeg. Het geeft een beetje stroom af, maar niet genoeg om de lamp volledig te verlichten.

Als dit een lithiumbatterij zou zijn, zou de lamp van het begin tot het einde net zo helder zijn. In plaats van af te nemen, zou de lamp helemaal niet aangaan als de batterij leeg was.

Oplaadtijden van lithium en SLA

Het opladen van SLA-batterijen is notoir traag. In de meeste cyclische toepassingen moet u over extra SLA-batterijen beschikken, zodat u uw toepassing nog steeds kunt gebruiken terwijl de andere batterij wordt opgeladen. In standby-toepassingen moet een SLA-batterij op een vlotterlading worden gehouden.

Met lithiumbatterijen is opladen vier keer sneller dan SLA. Het snellere opladen betekent dat de batterij langer in gebruik is en dus minder batterijen nodig heeft. Ze herstellen ook snel na een gebeurtenis (zoals in een back-up- of standby-toepassing). Als bonus is het niet nodig om lithium op een vlotterlading te houden voor opslag. Voor meer informatie over het opladen van een lithiumbatterij, bekijk onze Lithium-opladen
Gids.

Batterijprestaties op hoge temperatuur

De prestaties van lithium zijn veel beter dan die van SLA in toepassingen bij hoge temperaturen. In feite heeft lithium bij 55 °C nog steeds een tweemaal zo lange levensduur als SLA bij kamertemperatuur. Lithium zal onder de meeste omstandigheden beter presteren dan lood, maar is vooral sterk bij verhoogde temperaturen.

Levensduur versus verschillende temperaturen voor LiFePO4-batterijen

Batterijprestaties bij koude temperaturen

Koude temperaturen kunnen een aanzienlijke capaciteitsvermindering veroorzaken voor alle batterijchemie. Dit wetende, zijn er twee dingen waarmee u rekening moet houden bij het evalueren van een batterij voor gebruik bij lage temperaturen: opladen en ontladen. Een lithiumbatterij accepteert geen lading bij een lage temperatuur (lager dan 32 ° F). Een SLA kan echter lage stroomladingen bij een lage temperatuur accepteren.

Omgekeerd heeft een lithiumbatterij een hogere ontlaadcapaciteit bij koude temperaturen dan SLA. Dit betekent dat lithiumbatterijen niet overdreven ontworpen hoeven te zijn voor koude temperaturen, maar opladen kan een beperkende factor zijn. Bij 0°F wordt lithium ontladen met 70% van zijn nominale capaciteit, maar SLA is 45%.

Een ding om rekening mee te houden bij koude temperaturen is de staat van de lithiumbatterij wanneer u deze wilt opladen. Als de batterij net is ontladen, heeft de batterij voldoende warmte gegenereerd om een ​​lading te accepteren. Als de batterij de kans heeft gehad om af te koelen, accepteert deze mogelijk geen lading als de temperatuur lager is dan 32°F.

Batterij installatie

Als u ooit hebt geprobeerd een loodzuuraccu te installeren, weet u hoe belangrijk het is om deze niet in een omgekeerde positie te installeren om mogelijke problemen met ontluchting te voorkomen. Hoewel een SLA is ontworpen om niet te lekken, zorgen de ventilatieopeningen voor wat resterende afgifte van de gassen.

Bij een lithiumbatterijontwerp zijn de cellen allemaal afzonderlijk afgedicht en kunnen ze niet lekken. Dit betekent dat er geen beperking is in de installatierichting van een lithiumbatterij. Het kan zonder problemen op zijn kant, ondersteboven of rechtop worden geïnstalleerd.

Vergelijking van batterijgewicht

Lithium is gemiddeld 55% lichter dan SLA, dus het is gemakkelijker te verplaatsen of te installeren.

Levensduur versus verschillende temperaturen voor LiFePO4-batterijen

SLA VS lithiumbatterijopslag

Lithium mag niet worden opgeslagen bij 100% State of Charge (SOC), terwijl SLA bij 100% moet worden opgeslagen. Dit komt omdat de zelfontlading van een SLA-batterij 5 keer of groter is dan die van een lithiumbatterij. Sterker nog, veel klanten zullen een loodzuuraccu in opslag houden met een druppellader om de accu continu op 100% te houden, zodat de levensduur van de accu niet afneemt door opslag.

Serie- en parallelle batterij-installatie

Een snelle en belangrijke opmerking: wanneer u batterijen in serie en parallel installeert, is het belangrijk dat ze overeenkomen voor alle factoren, waaronder capaciteit, spanning, weerstand, laadtoestand en chemie. SLA- en lithiumbatterijen kunnen niet samen in dezelfde reeks worden gebruikt.

Aangezien een SLA-batterij wordt beschouwd als een "domme" batterij in vergelijking met lithium (die een printplaat heeft die de batterij controleert en beschermt), kan deze veel meer batterijen in een reeks verwerken dan lithium.

De snaarlengte van lithium wordt beperkt door de componenten op de printplaat. Printplaatcomponenten kunnen stroom- en spanningsbeperkingen hebben die lange reeksen strings zullen overschrijden. Een seriereeks van vier lithiumbatterijen heeft bijvoorbeeld een maximale spanning van 51.2 volt. Een tweede factor is de bescherming van de batterijen. Eén batterij die de beschermingslimieten overschrijdt, kan het laden en ontladen van de hele reeks batterijen verstoren. De meeste lithium-snaren zijn beperkt tot 6 of minder (modelafhankelijk), maar hogere snaarlengtes kunnen worden bereikt met aanvullende engineering.

Er zijn veel verschillen tussen lithiumbatterijen en SLA-prestaties. SLA mag niet worden verdisconteerd, omdat het in sommige toepassingen nog steeds een voorsprong heeft op lithium. Lithium is echter de sterkere batterij in de vorkheftrucks.