Kompletný sprievodca lítium-iónovou batériou vysokozdvižného vozíka verzus olovenou kyselinou

Pokiaľ ide o výber správnej batérie pre vašu aplikáciu, pravdepodobne máte zoznam podmienok, ktoré musíte splniť. Koľko napätia je potrebné, aká je požiadavka na kapacitu, cyklický alebo pohotovostný režim atď.

Keď už máte špecifiká zúžené, možno sa pýtate: „Potrebujem lítiovú batériu alebo tradičnú uzavretú olovenú batériu? Alebo, čo je dôležitejšie, "aký je rozdiel medzi lítiom a uzavretou olovenou kyselinou?" Pred výberom chemického zloženia batérie je potrebné zvážiť niekoľko faktorov, pretože oba majú svoje silné a slabé stránky.

Na účely tohto blogu sa lítium vzťahuje len na lítium-železofosfátové (LiFePO4) batérie a SLA sa vzťahuje na olovené/uzavreté olovené batérie.

Tu sa pozrieme na výkonnostné rozdiely medzi lítiovými a olovenými batériami

Cyklický výkon Lithium VS SLA

Najvýraznejším rozdielom medzi fosforečnanom lítnym a kyselinou olovnatou je skutočnosť, že kapacita lítiovej batérie je nezávislá od rýchlosti vybíjania. Obrázok nižšie porovnáva skutočnú kapacitu ako percento menovitej kapacity batérie s rýchlosťou vybíjania vyjadrenou ako C (C sa rovná vybíjaciemu prúdu vydelenému menovitou kapacitou). Pri veľmi vysokých rýchlostiach vybíjania, napríklad 8 C, je kapacita olovenej batérie iba 60 % menovitej kapacity.

Kapacita lítiovej batérie v porovnaní s rôznymi typmi olovených batérií pri rôznych vybíjacích prúdoch

Lítiové batérie majú dlhšiu životnosť ako akýkoľvek olovený akumulátor. Životnosť olovených batérií je 1000 – 1500 cyklov alebo menej. Lítium-iónová batéria vydrží najmenej 3,000 XNUMX plusových cyklov v závislosti od aplikácie.

Preto v cyklických aplikáciách, kde je rýchlosť vybíjania často vyššia ako 0.1 C, bude mať lítiová batéria s nižším hodnotením často vyššiu skutočnú kapacitu ako porovnateľná olovená batéria. To znamená, že pri rovnakom hodnotení kapacity bude lítium stáť viac, ale na rovnakú aplikáciu môžete použiť lítium s nižšou kapacitou za nižšiu cenu. Náklady na vlastníctvo, keď vezmete do úvahy cyklus, ďalej zvyšujú hodnotu lítiovej batérie v porovnaní s olovenou batériou.

Druhým najvýznamnejším rozdielom medzi SLA a Lítiom je cyklický výkon lítia. Lítium má vo väčšine podmienok desaťkrát dlhšiu životnosť cyklu ako SLA. Vďaka tomu sú náklady na jeden cyklus lítia nižšie ako pri SLA, čo znamená, že pri cyklickej aplikácii budete musieť lítiovú batériu vymieňať menej často ako pri SLA.

Porovnanie životnosti batérie LiFePO4 vs. SLA

Konštantná dodávka energie Lítium VS olovené

Lítium dodáva rovnaké množstvo energie počas celého cyklu vybíjania, zatiaľ čo dodávka energie SLA začína silne, ale stráca sa. Výhoda konštantného výkonu lítia je znázornená v nižšie uvedenom grafe, ktorý ukazuje napätie oproti stavu nabitia.

Tu vidíme stálu energetickú výhodu lítia oproti olovo-kyseline

Lítiová batéria, ako je znázornená na oranžovej, má konštantné napätie, keď sa vybíja počas celého vybíjania. Výkon je funkciou napätia krát prúdu. Potreba prúdu bude konštantná, a teda dodaný výkon, výkon krát prúd, bude konštantný. Uveďme si to teda na príklade z reálneho života.

Už ste niekedy zapli baterku a všimli ste si, že je slabšia ako pri poslednom zapnutí? Je to preto, že batéria vo vnútri baterky vybíja, ale ešte nie je úplne vybitá. Vydáva trochu energie, ale nie dosť na úplné osvetlenie žiarovky.

Ak by to bola lítiová batéria, žiarovka by bola rovnako jasná od začiatku svojej životnosti až do konca. Namiesto slabnutia by sa žiarovka jednoducho vôbec nerozsvietila, keby bola batéria vybitá.

Doby nabíjania lítia a SLA

Nabíjanie SLA batérií je notoricky pomalé. Vo väčšine cyklických aplikácií musíte mať k dispozícii ďalšie batérie SLA, aby ste mohli stále používať svoju aplikáciu, kým sa druhá batéria nabíja. V pohotovostných aplikáciách musí byť batéria SLA udržiavaná na udržiavacom stave.

S lítiovými batériami je nabíjanie štyrikrát rýchlejšie ako SLA. Rýchlejšie nabíjanie znamená, že batéria sa používa dlhšie, a preto vyžaduje menej batérií. Tiež sa rýchlo obnovia po udalosti (napríklad v zálohovacej alebo pohotovostnej aplikácii). Ako bonus nie je potrebné uchovávať lítium na plávajúce nabíjanie na skladovanie. Ďalšie informácie o tom, ako nabíjať lítiovú batériu, nájdete v našom Nabíjanie lítií
Guide.

Výkon batérie pri vysokej teplote

Výkon lítia je oveľa lepší ako SLA vo vysokoteplotných aplikáciách. V skutočnosti má lítium pri 55 °C stále dvojnásobnú životnosť cyklu ako SLA pri izbovej teplote. Lítium vo väčšine podmienok prekoná olovo, ale je obzvlášť silné pri zvýšených teplotách.

Životnosť cyklu vs rôzne teploty pre LiFePO4 batérie

Výkon batérie pri nízkej teplote

Nízke teploty môžu spôsobiť výrazné zníženie kapacity pre všetky chemické zložky batérie. Keď to viete, pri hodnotení batérie na použitie pri nízkych teplotách je potrebné zvážiť dve veci: nabíjanie a vybíjanie. Lítiová batéria sa nebude nabíjať pri nízkej teplote (pod 32 °F). SLA však môže akceptovať nízke prúdové poplatky pri nízkej teplote.

Naopak, lítiová batéria má vyššiu vybíjaciu kapacitu pri nízkych teplotách ako SLA. To znamená, že lítiové batérie nemusia byť príliš navrhnuté pre nízke teploty, ale nabíjanie môže byť limitujúcim faktorom. Pri 0 °F sa lítium vybíja na 70 % svojej menovitej kapacity, ale SLA je na 45 %.

Jedna vec, ktorú treba zvážiť pri nízkych teplotách, je stav lítiovej batérie, keď ju chcete nabíjať. Ak sa batéria práve vybila, batéria vygeneruje dostatok tepla na nabitie. Ak má batéria možnosť vychladnúť, nemusí sa nabíjať, ak je teplota nižšia ako 32 °F.

Inštalácia batérie

Ak ste sa niekedy pokúšali nainštalovať olovenú batériu, viete, aké dôležité je neinštalovať ju v obrátenej polohe, aby ste predišli možným problémom s odvetrávaním. Zatiaľ čo SLA je navrhnutý tak, aby neunikal, vetracie otvory umožňujú určité uvoľnenie zvyškov plynov.

V dizajne lítiovej batérie sú všetky články jednotlivo utesnené a nemôžu vytekať. To znamená, že neexistuje žiadne obmedzenie v orientácii inštalácie lítiovej batérie. Dá sa bez problémov nainštalovať na bok, hore nohami alebo postaviť.

Porovnanie hmotnosti batérie

Lítium je v priemere o 55 % ľahšie ako SLA, takže je jednoduchšie premiestňovať alebo inštalovať.

Životnosť cyklu vs rôzne teploty pre LiFePO4 batérie

Úložisko lítiovej batérie SLA VS

Lítium by sa nemalo skladovať pri 100 % stave nabitia (SOC), zatiaľ čo SLA je potrebné skladovať pri 100 %. Je to preto, že rýchlosť samovybíjania batérie SLA je 5-krát alebo väčšia ako rýchlosť lítiovej batérie. V skutočnosti bude veľa zákazníkov uchovávať olovenú batériu pomocou udržiavacej nabíjačky, aby sa batéria nepretržite udržiavala na 100%, takže životnosť batérie sa neznižuje skladovaním.

Inštalácia sériovej a paralelnej batérie

Rýchla a dôležitá poznámka: Pri sériovej a paralelnej inštalácii batérií je dôležité, aby boli zosúladené vo všetkých faktoroch vrátane kapacity, napätia, odporu, stavu nabitia a chémie. Batérie SLA a lítiové batérie nie je možné používať spolu v jednom reťazci.

Keďže batéria SLA sa považuje za „hlúpu“ batériu v porovnaní s lítiovou (ktorá má obvodovú dosku, ktorá monitoruje a chráni batériu), dokáže spracovať oveľa viac batérií v reťazci ako lítium.

Dĺžka reťazca lítia je obmedzená komponentmi na doske plošných spojov. Komponenty dosky plošných spojov môžu mať obmedzenia prúdu a napätia, ktoré dlhé sériové reťazce prekročia. Napríklad sériový reťazec štyroch lítiových batérií bude mať maximálne napätie 51.2 voltov. Druhým faktorom je ochrana batérií. Jedna batéria, ktorá prekročí ochranné limity, môže narušiť nabíjanie a vybíjanie celého reťazca batérií. Väčšina lítiových strún je obmedzená na 6 alebo menej (v závislosti od modelu), ale väčšie dĺžky strún je možné dosiahnuť dodatočným inžinierstvom.

Medzi lítiovou batériou a výkonom SLA je veľa rozdielov. SLA by sa nemala zľavovať, pretože v niektorých aplikáciách má stále výhodu oproti lítiu. Lítium je však silnejšou batériou v prípade vysokozdvižných vozíkov.