O guia completo para bateria de empilhadeira de íon de lítio vs chumbo-ácido

Quando se trata de escolher a bateria certa para sua aplicação, você provavelmente tem uma lista de condições que precisa cumprir. Quanta tensão é necessária, qual é o requisito de capacidade, cíclico ou em espera, etc.

Depois de restringir os detalhes, você pode estar se perguntando: "preciso de uma bateria de lítio ou de uma bateria de chumbo-ácido selada tradicional?" Ou, mais importante, "qual é a diferença entre lítio e ácido de chumbo selado?" Há vários fatores a serem considerados antes de escolher a química da bateria, pois ambas têm pontos fortes e fracos.

Para os propósitos deste blog, lítio refere-se apenas a baterias de fosfato de ferro e lítio (LiFePO4) e SLA refere-se a baterias de chumbo-ácido/chumbo-ácido seladas.

Aqui, analisamos as diferenças de desempenho entre baterias de lítio e chumbo-ácido

Desempenho cíclico Lítio VS SLA

A diferença mais notável entre o fosfato de ferro de lítio e o ácido de chumbo é o fato de que a capacidade da bateria de lítio é independente da taxa de descarga. A figura abaixo compara a capacidade real como uma porcentagem da capacidade nominal da bateria versus a taxa de descarga expressa por C (C é igual à corrente de descarga dividida pela capacidade nominal). Com taxas de descarga muito altas, por exemplo 8C, a capacidade da bateria de chumbo-ácido é de apenas 60% da capacidade nominal.

Capacidade da bateria de lítio versus diferentes tipos de baterias de chumbo-ácido em várias correntes de descarga

As baterias de lítio têm uma vida útil mais longa do que qualquer bateria de chumbo-ácido. A vida útil das baterias de chumbo-ácido é de 1000 a 1500 ciclos ou menos. O íon de lítio dura pelo menos mais de 3,000 ciclos, dependendo da aplicação.

Portanto, em aplicações cíclicas onde a taxa de descarga costuma ser maior que 0.1 C, uma bateria de lítio com classificação inferior geralmente terá uma capacidade real maior do que a bateria de chumbo-ácido comparável. Isso significa que, com a mesma classificação de capacidade, o lítio custará mais, mas você pode usar um lítio de menor capacidade para a mesma aplicação a um preço mais baixo. O custo de propriedade quando você considera o ciclo, aumenta ainda mais o valor da bateria de lítio quando comparada a uma bateria de ácido de chumbo.

A segunda diferença mais notável entre SLA e lítio é o desempenho cíclico do lítio. O lítio tem dez vezes o ciclo de vida do SLA na maioria das condições. Isso traz o custo por ciclo de lítio mais baixo do que o SLA, o que significa que você terá que substituir uma bateria de lítio com menos frequência do que o SLA em uma aplicação cíclica.

Comparando a vida útil do ciclo da bateria LiFePO4 vs SLA

Lítio de fornecimento de energia constante VS chumbo-ácido

O lítio fornece a mesma quantidade de energia durante todo o ciclo de descarga, enquanto a entrega de energia de um SLA começa forte, mas se dissipa. A vantagem de energia constante do lítio é mostrada no gráfico abaixo, que mostra a tensão versus o estado da carga.

Aqui vemos a vantagem de poder constante do lítio contra o chumbo-ácido

Uma bateria de lítio, conforme mostrado na laranja, tem uma tensão constante à medida que descarrega durante toda a descarga. A potência é uma função da tensão vezes a corrente. A demanda de corrente será constante e, portanto, a potência fornecida, potência vezes corrente, será constante. Então, vamos colocar isso em um exemplo da vida real.

Você já ligou uma lanterna e notou que ela está mais fraca do que da última vez que você a ligou? Isso ocorre porque a bateria dentro da lanterna está morrendo, mas ainda não completamente descarregada. Está emitindo um pouco de energia, mas não o suficiente para iluminar completamente a lâmpada.

Se fosse uma bateria de lítio, a lâmpada teria o mesmo brilho desde o início de sua vida útil até o fim. Em vez de diminuir, a lâmpada simplesmente não ligaria se a bateria estivesse descarregada.

Tempos de carregamento de lítio e SLA

O carregamento das baterias SLA é notoriamente lento. Na maioria dos aplicativos cíclicos, você precisa ter baterias SLA extras disponíveis para que ainda possa usar o aplicativo enquanto a outra bateria está sendo carregada. Em aplicativos de espera, uma bateria SLA deve ser mantida em uma carga flutuante.

Com baterias de lítio, o carregamento é quatro vezes mais rápido que o SLA. O carregamento mais rápido significa que há mais tempo de uso da bateria e, portanto, requer menos baterias. Eles também se recuperam rapidamente após um evento (como em um aplicativo de backup ou em espera). Como bônus, não há necessidade de manter o lítio em uma carga flutuante para armazenamento. Para obter mais informações sobre como carregar uma bateria de lítio, consulte nosso Lithium Charging
o Guia Pathwork.

Desempenho da bateria de alta temperatura

O desempenho do lítio é muito superior ao SLA em aplicações de alta temperatura. Na verdade, o lítio a 55 ° C ainda tem o dobro do ciclo de vida do SLA à temperatura ambiente. O lítio supera o chumbo na maioria das condições, mas é especialmente forte em temperaturas elevadas.

Ciclo de vida versus várias temperaturas para baterias LiFePO4

Desempenho da Bateria em Temperatura Fria

As baixas temperaturas podem causar uma redução significativa da capacidade de todos os produtos químicos da bateria. Sabendo disso, há duas coisas a serem consideradas ao avaliar uma bateria para uso em baixas temperaturas: carregar e descarregar. Uma bateria de lítio não aceita carga em baixa temperatura (abaixo de 32 ° F). No entanto, um SLA pode aceitar cobranças de baixa corrente em baixa temperatura.

Por outro lado, uma bateria de lítio tem uma capacidade de descarga maior em temperaturas frias do que o SLA. Isso significa que as baterias de lítio não precisam ser super projetadas para temperaturas frias, mas o carregamento pode ser um fator limitante. A 0 ° F, o lítio é descarregado a 70% de sua capacidade nominal, mas o SLA está a 45%.

Uma coisa a considerar em temperaturas frias é o estado da bateria de lítio quando você deseja carregá-la. Se a bateria acabou de descarregar, ela terá gerado calor suficiente para aceitar uma carga. Se a bateria tiver esfriado, ela pode não aceitar uma carga se a temperatura estiver abaixo de 32°F.

Instalação da bateria

Se você já tentou instalar uma bateria de chumbo-ácido, sabe como é importante não instalá-la em uma posição invertida para evitar quaisquer problemas potenciais com a ventilação. Embora um SLA seja projetado para não vazar, as aberturas permitem alguma liberação residual dos gases.

Em um projeto de bateria de lítio, as células são seladas individualmente e não podem vazar. Isso significa que não há restrição na orientação de instalação de uma bateria de lítio. Ele pode ser instalado de lado, de cabeça para baixo ou de pé sem problemas.

Comparação de peso da bateria

O lítio, em média, é 55% mais leve que o SLA, por isso é mais fácil de mover ou instalar.

Ciclo de vida versus várias temperaturas para baterias LiFePO4

Armazenamento de bateria de lítio SLA VS

O lítio não deve ser armazenado em 100% State of Charge (SOC), enquanto o SLA precisa ser armazenado em 100%. Isso ocorre porque a taxa de autodescarga de uma bateria SLA é 5 vezes ou maior que a de uma bateria de lítio. Na verdade, muitos clientes mantêm uma bateria de chumbo-ácido armazenada com um carregador de gotejamento para manter a bateria continuamente em 100%, para que a vida útil da bateria não diminua devido ao armazenamento.

Instalação de baterias em série e paralela

Uma observação rápida e importante: Ao instalar baterias em série e em paralelo, é importante que elas sejam combinadas em todos os fatores, incluindo capacidade, tensão, resistência, estado de carga e química. As baterias SLA e de lítio não podem ser usadas juntas na mesma sequência.

Como uma bateria SLA é considerada uma bateria “burra” em comparação com o lítio (que possui uma placa de circuito que monitora e protege a bateria), ela pode lidar com muito mais baterias em uma string do que o lítio.

O comprimento da string de lítio é limitado pelos componentes na placa de circuito. Os componentes da placa de circuito podem ter limitações de corrente e tensão que as cadeias de séries longas excederão. Por exemplo, uma série de quatro baterias de lítio terá uma tensão máxima de 51.2 volts. Um segundo fator é a proteção das baterias. Uma bateria que exceda os limites de proteção pode interromper o carregamento e descarregamento de toda a série de baterias. A maioria das cordas de lítio é limitada a 6 ou menos (dependente do modelo), mas comprimentos mais altos de cordas podem ser alcançados com engenharia adicional.

Existem muitas diferenças entre a bateria de lítio e o desempenho do SLA. O SLA não deve ser descontado, pois ainda tem uma vantagem sobre o lítio em algumas aplicações. No entanto, o lítio é a bateria mais forte nos casos de empilhadeiras.