Полное руководство по сравнению литий-ионных аккумуляторов для вилочных погрузчиков со свинцово-кислотными

Когда дело доходит до выбора подходящей батареи для вашего приложения, у вас, вероятно, есть список условий, которые вам необходимо выполнить. Какое напряжение необходимо, какова требуемая мощность, циклический или резервный и т. Д.

После того, как вы сузите круг вопросов, вы можете задаться вопросом: «Нужна ли мне литиевая батарея или традиционная герметичная свинцово-кислотная батарея?» Или, что более важно, «в чем разница между литием и герметичной свинцово-кислотной»? Перед выбором химического состава батареи следует учитывать несколько факторов, поскольку у обоих есть свои сильные и слабые стороны.

Для целей этого блога литий относится только к литий-железо-фосфатным (LiFePO4) батареям, а SLA относится к свинцово-кислотным/герметичным свинцово-кислотным батареям.

Здесь мы рассмотрим разницу в производительности между литиевыми и свинцово-кислотными батареями.

Циклическая производительность Lithium VS SLA

Наиболее заметным отличием литий-железо-фосфата от свинцово-кислотного является тот факт, что емкость литиевой батареи не зависит от скорости разряда. На приведенном ниже рисунке сравнивается фактическая емкость в процентах от номинальной емкости батареи со скоростью разряда, выраженной в C (C равен току разряда, деленному на номинальную емкость). При очень высоких скоростях разряда, например, 8°С, емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет всего 60% от номинальной емкости.

Емкость литиевой батареи по сравнению с различными типами свинцово-кислотных батарей при различных токах разряда

Литиевые батареи имеют более длительный срок службы, чем любой свинцово-кислотный блок питания. Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 1000–1500 циклов и менее. Литий-ионный аккумулятор выдерживает не менее 3,000 циклов в зависимости от области применения.

Следовательно, в циклических приложениях, где скорость разряда часто превышает 0.1 ° C, литиевая батарея с более низким номиналом часто будет иметь более высокую фактическую емкость, чем сопоставимая свинцово-кислотная батарея. Это означает, что при той же номинальной емкости литий будет стоить дороже, но вы можете использовать литий меньшей емкости для того же приложения по более низкой цене. Стоимость владения, если рассматривать цикл, еще больше увеличивает ценность литиевой батареи по сравнению со свинцово-кислотной батареей.

Второе наиболее заметное различие между SLA и литием - это циклическая производительность лития. Срок службы лития в большинстве случаев в десять раз превышает срок службы SLA. Это снижает стоимость цикла лития по сравнению с SLA, а это означает, что вам придется заменять литиевую батарею реже, чем SLA в циклических приложениях.

Сравнение срока службы батареи LiFePO4 и батареи SLA

Литиевые аккумуляторы с постоянной мощностью VS свинцово-кислотные

Литий выдает одинаковое количество энергии на протяжении всего цикла разрядки, в то время как в SLA сначала выдается высокая мощность, но затем она рассеивается. Преимущество лития в постоянной мощности показано на графике ниже, на котором показано напряжение в зависимости от состояния заряда.

Здесь мы видим постоянное преимущество лития по мощности перед свинцово-кислотными.

Литиевая батарея, показанная оранжевым цветом, имеет постоянное напряжение, поскольку она разряжается на протяжении всего разряда. Мощность является функцией напряжения, умноженного на ток. Текущий спрос будет постоянным, и, таким образом, отдаваемая мощность, мощность, умноженная на ток, будет постоянной. Итак, давайте представим это на реальном примере.

Вы когда-нибудь включали фонарик и замечали, что он тусклее, чем в прошлый раз? Это связано с тем, что батарея внутри фонаря умирает, но еще не полностью разряжена. Он отдает немного энергии, но недостаточно, чтобы полностью зажечь лампочку.

Если бы это была литиевая батарея, лампочка была бы такой же яркой от начала и до конца жизни. Вместо того, чтобы гаснуть, лампочка просто не включалась бы вообще, если бы батарея была мертва.

Время зарядки лития и SLA

Как известно, зарядка батарей SLA происходит очень медленно. В большинстве циклических приложений вам необходимо иметь дополнительные батареи SLA, чтобы вы все еще могли использовать свое приложение, пока другая батарея заряжается. В резервных приложениях аккумулятор SLA должен постоянно заряжаться.

Литиевые батареи заряжаются в четыре раза быстрее, чем SLA. Более быстрая зарядка означает, что батарея используется дольше, и, следовательно, требуется меньше батарей. Они также быстро восстанавливаются после события (например, в резервном или резервном приложении). В качестве бонуса нет необходимости держать литий на подзарядке для хранения. Для получения дополнительной информации о зарядке литиевой батареи см.
Руководство.

Производительность батареи при высоких температурах

Литий по своим характеристикам намного превосходит SLA в высокотемпературных приложениях. Фактически, срок службы лития при 55 ° C в два раза больше, чем у SLA при комнатной температуре. Литий превосходит свинец в большинстве условий, но особенно силен при повышенных температурах.

Срок службы батарей LiFePO4 в зависимости от температуры

Производительность батареи при низких температурах

Низкие температуры могут привести к значительному снижению емкости аккумуляторных батарей любого химического состава. Зная это, при оценке батареи для работы при низких температурах необходимо учитывать две вещи: зарядку и разрядку. Литиевая батарея не принимает заряд при низкой температуре (ниже 32 ° F). Однако SLA может принимать слаботочные заряды при низкой температуре.

И наоборот, литиевая батарея имеет более высокую разрядную емкость при низких температурах, чем SLA. Это означает, что литиевые батареи не обязательно должны быть рассчитаны на низкие температуры, но зарядка может быть ограничивающим фактором. При 0 ° F литий разряжается на 70% своей номинальной мощности, но SLA составляет 45%.

Одна вещь, которую следует учитывать при низких температурах, — это состояние литиевой батареи, когда вы хотите ее зарядить. Если батарея только что закончила разрядку, она выработает достаточно тепла, чтобы принять заряд. Если батарея успела остыть, она может не принять заряд, если температура ниже 32°F.

Установка аккумулятора

Если вы когда-либо пытались установить свинцово-кислотную батарею, вы знаете, как важно не устанавливать ее в перевернутом положении, чтобы предотвратить любые потенциальные проблемы с вентиляцией. Хотя соглашение об уровне обслуживания не допускает утечки, вентиляционные отверстия допускают некоторый остаточный выброс газов.

В конструкции литиевой батареи все элементы изолированы по отдельности и не могут протекать. Это означает, что нет ограничений в ориентации установки литиевой батареи. Его можно без проблем установить на бок, вверх ногами или стоя.

Сравнение веса батареи

Литий в среднем на 55 % легче, чем SLA, поэтому его легче перемещать или устанавливать.

Срок службы батарей LiFePO4 в зависимости от температуры

SLA VS Хранение литиевых батарей

Литий не следует хранить при 100% заряде (SOC), тогда как SLA необходимо хранить при 100%. Это связано с тем, что скорость саморазряда батареи SLA в 5 раз или больше, чем у литиевой батареи. На самом деле, многие клиенты хранят свинцово-кислотные аккумуляторы с помощью подзарядного устройства, чтобы постоянно поддерживать аккумулятор на уровне 100%, чтобы срок службы аккумуляторов не уменьшался из-за хранения.

Последовательная и параллельная установка батарей

Быстрое и важное примечание: при последовательной и параллельной установке батарей важно, чтобы они соответствовали всем параметрам, включая емкость, напряжение, сопротивление, состояние заряда и химический состав. SLA и литиевые батареи нельзя использовать вместе в одной цепочке.

Поскольку батарея SLA считается «глупой» батареей по сравнению с литиевой (у которой есть печатная плата, которая контролирует и защищает батарею), она может работать с гораздо большим количеством батарей в цепочке, чем литиевая.

Длина цепочки лития ограничена компонентами на печатной плате. Компоненты печатной платы могут иметь ограничения по току и напряжению, которые превышают длинные последовательные цепочки. Например, последовательная цепочка из четырех литиевых батарей будет иметь максимальное напряжение 51.2 вольта. Вторым фактором является защита аккумуляторов. Одна батарея, превышающая пределы защиты, может нарушить зарядку и разрядку всей цепочки батарей. Большинство литиевых струн ограничены 6 или менее (в зависимости от модели), но более длинные струны могут быть достигнуты с помощью дополнительных инженерных разработок.

Есть много различий между литиевой батареей и производительностью SLA. SLA не следует сбрасывать со счетов, поскольку в некоторых приложениях он по-прежнему имеет преимущество перед литием. Тем не менее, литий является более прочной батареей в случае вилочных погрузчиков.