Kompletny przewodnik po akumulatorze litowo-jonowym do wózków widłowych w porównaniu z kwasem ołowiowym

Jeśli chodzi o wybór odpowiedniej baterii do swojej aplikacji, prawdopodobnie masz listę warunków, które musisz spełnić. Ile napięcia jest potrzebne, jaka jest wymagana pojemność, cykliczne lub czuwanie itp.

Po zawężeniu szczegółów możesz się zastanawiać: „Czy potrzebuję baterii litowej czy tradycyjnej, szczelnej baterii kwasowo-ołowiowej?” Albo, co ważniejsze, „jaka jest różnica między litem a uszczelnionym kwasem ołowiowym?” Przed wyborem chemii akumulatora należy wziąć pod uwagę kilka czynników, ponieważ oba mają mocne i słabe strony.

Na potrzeby tego bloga lit odnosi się wyłącznie do akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LiFePO4), a SLA odnosi się do akumulatorów kwasowo-ołowiowych / szczelnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Tutaj przyjrzymy się różnicom wydajności między akumulatorami litowymi i kwasowo-ołowiowymi

Cykliczna wydajność litowa VS SLA

Najbardziej zauważalną różnicą między fosforanem litowo-żelazowym a kwasem ołowiowym jest fakt, że pojemność baterii litowej jest niezależna od szybkości rozładowania. Poniższy rysunek porównuje rzeczywistą pojemność jako procent pojemności znamionowej akumulatora w stosunku do szybkości rozładowania wyrażonej przez C (C równa się prądowi rozładowania podzielonemu przez pojemność znamionową). Przy bardzo wysokich szybkościach rozładowania, na przykład 8C, pojemność akumulatora kwasowo-ołowiowego wynosi tylko 60% pojemności znamionowej.

Pojemność baterii litowej w porównaniu z różnymi typami akumulatorów kwasowo-ołowiowych przy różnych prądach rozładowania

Baterie litowe mają dłuższą żywotność niż jakikolwiek inny zasilacz kwasowo-ołowiowy. Żywotność akumulatorów kwasowo-ołowiowych wynosi 1000–1500 cykli lub mniej. Litowo-jonowy wytrzymuje co najmniej 3,000 cykli w zależności od zastosowania.

Dlatego w zastosowaniach cyklicznych, w których szybkość rozładowania jest często większa niż 0.1 ° C, akumulator litowy o niższej wartości znamionowej będzie często miał wyższą rzeczywistą pojemność niż porównywalny akumulator kwasowo-ołowiowy. Oznacza to, że przy tej samej wydajności lit będzie kosztował więcej, ale można użyć litu o niższej pojemności do tego samego zastosowania po niższej cenie. Koszt posiadania, biorąc pod uwagę cykl, dodatkowo zwiększa wartość akumulatora litowego w porównaniu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym.

Drugą najbardziej zauważalną różnicą między SLA a litem jest cykliczna wydajność litu. W większości warunków lit ma dziesięciokrotnie dłuższy cykl życia niż SLA. Dzięki temu koszt litu na cykl jest niższy niż SLA, co oznacza, że ​​będziesz musiał wymieniać baterię litową rzadziej niż SLA w zastosowaniach cyklicznych.

Porównanie żywotności baterii LiFePO4 i SLA

Stałe dostarczanie energii litowej VS kwasowo-ołowiowej

Lit dostarcza taką samą ilość energii przez cały cykl rozładowania, podczas gdy dostarczanie mocy w SLA na początku jest silne, ale rozprasza się. Przewaga stałego zasilania litu jest pokazana na poniższym wykresie, który pokazuje napięcie w funkcji stanu naładowania.

Tutaj widzimy stałą przewagę mocy litu nad kwasem ołowiowym

Bateria litowa pokazana na pomarańczowo ma stałe napięcie, ponieważ rozładowuje się podczas całego rozładowania. Moc jest funkcją napięcia razy prądu. Aktualne zapotrzebowanie będzie stałe, a zatem dostarczana moc, moc razy prąd, będzie stała. Postawmy to na przykładzie z życia.

Czy kiedykolwiek włączyłeś latarkę i zauważyłeś, że jest ciemniejsza niż ostatnio? Dzieje się tak, ponieważ bateria w latarce umiera, ale nie jest jeszcze całkowicie rozładowana. Wydziela trochę mocy, ale nie na tyle, aby w pełni oświetlić żarówkę.

Gdyby była to bateria litowa, żarówka byłaby tak samo jasna od początku do końca. Zamiast słabnąć, żarówka w ogóle by się nie włączała, gdyby bateria była rozładowana.

Czasy ładowania litu i umowy SLA

Ładowanie akumulatorów SLA jest notorycznie powolne. W większości zastosowań cyklicznych konieczne jest posiadanie dodatkowych akumulatorów SLA, aby można było nadal korzystać z aplikacji, podczas gdy druga bateria jest ładowana. W zastosowaniach w trybie gotowości akumulator SLA musi być utrzymywany w stanie ładowania podtrzymującego.

W przypadku akumulatorów litowych ładowanie jest czterokrotnie szybsze niż w przypadku umowy SLA. Szybsze ładowanie oznacza, że ​​bateria jest używana dłużej, a zatem wymaga mniej baterii. Odzyskują się również szybko po zdarzeniu (np. w aplikacji do tworzenia kopii zapasowych lub w trybie gotowości). Jako bonus, nie ma potrzeby przechowywania litu na stałym naładowaniu. Aby uzyskać więcej informacji na temat ładowania baterii litowej, zapoznaj się z naszym Ładowanie baterii litowej
Przewodnik.

Wydajność akumulatora wysokotemperaturowego

Wydajność litu jest znacznie lepsza niż SLA w zastosowaniach wysokotemperaturowych. W rzeczywistości lit w temperaturze 55 ° C nadal ma dwukrotnie dłuższy cykl życia niż SLA w temperaturze pokojowej. Lit przewyższa ołów w większości warunków, ale jest szczególnie mocny w podwyższonych temperaturach.

Cykl życia a różne temperatury dla akumulatorów LiFePO4

Wydajność akumulatora w niskich temperaturach

Niskie temperatury mogą spowodować znaczne zmniejszenie pojemności wszystkich chemii akumulatorów. Wiedząc o tym, należy wziąć pod uwagę dwie rzeczy, oceniając akumulator do użytku w niskich temperaturach: ładowanie i rozładowywanie. Bateria litowa nie przyjmuje ładowania w niskiej temperaturze (poniżej 32 ° F). Jednak umowa SLA może akceptować niskie opłaty prądowe w niskiej temperaturze.

I odwrotnie, bateria litowa ma wyższą pojemność rozładowania w niskich temperaturach niż SLA. Oznacza to, że baterie litowe nie muszą być zbytnio zaprojektowane na niskie temperatury, ale ładowanie może być czynnikiem ograniczającym. W temperaturze 0 ° F lit jest rozładowywany przy 70% swojej pojemności znamionowej, ale SLA wynosi 45%.

Jedną rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę w niskich temperaturach, jest stan baterii litowej, gdy chcesz ją naładować. Jeśli bateria właśnie zakończyła rozładowywanie, oznacza to, że wytworzyła ona wystarczającą ilość ciepła, aby przyjąć ładowanie. Jeśli akumulator miał szansę ostygnąć, może nie przyjąć ładowania, jeśli temperatura spadnie poniżej 32°F.

Instalacja baterii

Jeśli kiedykolwiek próbowałeś zainstalować akumulator kwasowo-ołowiowy, wiesz, jak ważne jest, aby nie instalować go w pozycji odwróconej, aby zapobiec potencjalnym problemom z odpowietrzaniem. Chociaż SLA ma nie przeciekać, otwory wentylacyjne pozwalają na pewne resztkowe uwolnienie gazów.

W konstrukcji baterii litowej wszystkie ogniwa są indywidualnie uszczelnione i nie mogą przeciekać. Oznacza to, że nie ma ograniczeń co do orientacji instalacji baterii litowej. Można go bez problemu zainstalować na boku, do góry nogami lub na stojąco.

Porównanie wagi baterii

Lit jest średnio o 55% lżejszy niż SLA, więc łatwiej go przenieść lub zainstalować.

Cykl życia a różne temperatury dla akumulatorów LiFePO4

Przechowywanie baterii litowych SLA VS

Lit nie powinien być przechowywany w stanie naładowania 100% (SOC), podczas gdy umowa SLA musi być przechowywana w 100%. Dzieje się tak, ponieważ szybkość samorozładowania baterii SLA jest co najmniej 5 razy większa niż baterii litowej. W rzeczywistości wielu klientów przechowuje akumulator kwasowo-ołowiowy z ładowarką podtrzymującą, aby stale utrzymywać akumulator w 100%, tak aby żywotność akumulatora nie zmniejszyła się z powodu przechowywania.

Instalacja baterii szeregowej i równoległej

Szybka i ważna uwaga: podczas instalowania akumulatorów szeregowo i równolegle, ważne jest, aby były one dopasowane do wszystkich czynników, w tym pojemności, napięcia, rezystancji, stanu naładowania i składu chemicznego. Baterie SLA i litowe nie mogą być używane razem w tym samym łańcuchu.

Ponieważ bateria SLA jest uważana za „głupią” baterię w porównaniu do litu (który ma płytkę drukowaną, która monitoruje i chroni baterię), może obsłużyć znacznie więcej baterii w łańcuchu niż lit.

Długość struny litu jest ograniczona przez komponenty na płytce drukowanej. Komponenty płytki drukowanej mogą mieć ograniczenia prądowe i napięciowe, które przekroczą długie ciągi szeregowe. Na przykład szeregowy ciąg czterech baterii litowych będzie miał maksymalne napięcie 51.2 woltów. Drugim czynnikiem jest ochrona akumulatorów. Jedna bateria, która przekracza limity ochrony, może zakłócić ładowanie i rozładowywanie całego szeregu baterii. Większość strun litowych jest ograniczona do 6 lub mniej (w zależności od modelu), ale większe długości strun można osiągnąć dzięki dodatkowej inżynierii.

Istnieje wiele różnic między baterią litową a wydajnością SLA. SLA nie powinno być dyskontowane, ponieważ w niektórych aplikacjach nadal ma przewagę nad litem. Jednak lit jest mocniejszym akumulatorem w przypadku wózków widłowych.