Повний посібник із літій-іонної батареї вилкового навантажувача проти свинцево-кислотної

Коли справа доходить до вибору правильного акумулятора для вашої програми, у вас, ймовірно, є список умов, які вам потрібно виконати. Яка потрібна напруга, яка вимога до потужності, циклічна чи резервна тощо.

Після того, як ви звужуєте особливості, ви можете задатися питанням: «Чи потрібна мені літієва батарея чи традиційна герметична свинцево-кислотна батарея?» Або, що ще важливіше, «яка різниця між літієм та герметичною свинцевою кислотою?» Є кілька факторів, які слід враховувати перед тим, як вибрати хімічний склад акумулятора, оскільки обидва мають сильні та слабкі сторони.

Для цілей цього блогу літій відноситься лише до літій-залізо-фосфатних (LiFePO4) акумуляторів, а SLA — до свинцево-кислотних/герметичних свинцево-кислотних акумуляторів.

Тут ми розглянемо відмінності в продуктивності літієвих і свинцево-кислотних акумуляторів

Циклічна продуктивність Lithium VS SLA

Найбільш помітною відмінністю між фосфатом заліза літію та свинцевою кислотою є той факт, що ємність літієвої батареї не залежить від швидкості розряду. На малюнку нижче порівнюється фактична ємність у відсотках від номінальної ємності батареї зі швидкістю розряду, вираженою C (C дорівнює струму розряду, поділеному на номінальну ємність). При дуже високих швидкостях розряду, наприклад, 8C, ємність свинцево-кислотного акумулятора становить лише 60% від номінальної.

Ємність літієвої батареї проти різних типів свинцево-кислотних акумуляторів при різних струмах розряду

Літієві батареї мають більший термін служби, ніж будь-який свинцево-кислотний блок живлення. Термін служби свинцево-кислотних акумуляторів становить 1000–1500 циклів або менше. Літій-іонний витримує щонайменше 3,000 циклів залежно від застосування.

Таким чином, у циклічних програмах, де швидкість розряду часто перевищує 0.1 °C, літієва батарея з нижчим номіном часто матиме вищу фактичну ємність, ніж порівнянна свинцево-кислотна батарея. Це означає, що при тому самому рейтингу ємності літій буде коштувати дорожче, але ви можете використовувати літій меншої ємності для того ж застосування за нижчою ціною. Вартість володіння, якщо розглядати цикл, ще більше збільшує вартість літієвої батареї в порівнянні зі свинцево-кислотною батареєю.

Друга найбільш помітна відмінність між SLA та Lithium - це циклічна продуктивність літію. За більшості умов термін служби літію в десять разів довший, ніж у SLA. Це означає, що вартість за цикл літію нижча, ніж SLA, а це означає, що вам доведеться замінювати літієвий акумулятор рідше, ніж SLA, у циклічному застосуванні.

Порівняння циклу роботи батареї LiFePO4 та SLA

Постійна подача енергії Літій проти свинцево-кислотного

Літій забезпечує однакову кількість енергії протягом усього циклу розряду, тоді як подача електроенергії SLA починається сильною, але розсіюється. Перевага постійної потужності літію показано на графіку нижче, який показує залежність напруги від стану заряду.

Тут ми бачимо постійну енергетичну перевагу літію проти свинцевої кислоти

Літієва батарея, як показано помаранчевим, має постійну напругу, оскільки вона розряджається протягом усього розряду. Потужність є функцією напруги на струм. Поточна потреба буде постійною, і, таким чином, потужність, що постачається, помножена на струм, буде постійною. Отже, давайте наведемо це на прикладі з реального життя.

Ви коли-небудь вмикали ліхтарик і помічали, що він тьмяніє, ніж востаннє? Це тому, що батарея всередині ліхтарика вмирає, але ще не повністю розряджена. Він виділяє невелику потужність, але недостатньо для повного освітлення лампочки.

Якби це була літієва батарея, лампочка була б такою ж яскравою від початку свого життя до кінця. Замість того, щоб спадати, лампочка просто не вмикалася б взагалі, якби батарея була розряджена.

Час зарядки літію та SLA

Заряджання акумуляторів SLA, як відомо, відбувається повільно. У більшості циклічних програм вам потрібно мати додаткові батареї за угодою SLA, щоб ви могли використовувати свою програму, поки інший акумулятор заряджається. У режимах очікування батарея SLA повинна залишатися на плавному заряді.

З літієвими батареями заряджання відбувається в чотири рази швидше, ніж SLA. Швидша зарядка означає, що батарея використовується більше, а отже, потребує менше батарей. Вони також швидко відновлюються після події (наприклад, у резервному або резервному додатку). Як бонус, немає необхідності тримати літій на плавучому заряді для зберігання. Для отримання додаткової інформації про те, як заряджати літієвий акумулятор, перегляньте нашу літієву зарядку
Посібник.

Високотемпературна продуктивність акумулятора

Продуктивність літію набагато перевершує SLA у високотемпературних програмах. Насправді, літій при 55°C все ще має вдвічі більший термін служби, ніж SLA при кімнатній температурі. Літій перевершує свинець у більшості умов, але особливо міцний при підвищених температурах.

Тривалість циклу в залежності від різних температур для батарей LiFePO4

Продуктивність батареї при низьких температурах

Низькі температури можуть спричинити значне зниження ємності всіх видів акумуляторів. Знаючи це, є дві речі, які слід враховувати при оцінці акумулятора для використання при низьких температурах: заряджання та розрядження. Літієва батарея не зможе заряджатися при низькій температурі (нижче 32°F). Однак SLA може приймати заряди з низьким струмом при низькій температурі.

І навпаки, літієва батарея має вищу ємність розряду при низьких температурах, ніж SLA. Це означає, що літієві батареї не повинні бути розраховані на низькі температури, але зарядка може бути обмежуючим фактором. При температурі 0°F літій розряджається на 70% від номінальної потужності, але SLA становить 45%.

Під час низьких температур слід враховувати стан літієвої батареї, коли ви хочете її зарядити. Якщо батарея щойно розрядилася, батарея виділить достатньо тепла, щоб прийняти заряд. Якщо батарея мала можливість охолонути, вона може не приймати заряд, якщо температура буде нижче 32°F.

Установка акумулятора

Якщо ви коли-небудь намагалися встановити свинцево-кислотний акумулятор, ви знаєте, наскільки важливо не встановлювати його в перевернутому положенні, щоб запобігти будь-яким потенційним проблемам з вентиляцією. Хоча SLA розроблений так, щоб не протікати, вентиляційні отвори дозволяють деякий залишковий вихід газів.

У конструкції літієвої батареї всі елементи герметично закриті і не можуть протікати. Це означає, що немає обмежень щодо орієнтації установки літієвої батареї. Його можна встановити на бік, догори дном або стоячи без проблем.

Порівняння ваги акумулятора

Літій в середньому на 55% легший за SLA, тому його легше переміщати або встановлювати.

Тривалість циклу в залежності від різних температур для батарей LiFePO4

SLA VS літієвий акумулятор

Літій не слід зберігати при 100% заряді (SOC), тоді як SLA потрібно зберігати на 100%. Це пов’язано з тим, що швидкість саморозряду батареї SLA в 5 разів або більше, ніж у літієвої батареї. Насправді багато клієнтів зберігатимуть свинцево-кислотний акумулятор за допомогою зарядного пристрою, щоб постійно підтримувати акумулятор на 100%, щоб термін служби батареї не зменшувався через зберігання.

Послідовне та паралельне встановлення батарей

Швидка та важлива примітка: при послідовному та паралельному встановленні батарей важливо, щоб вони відповідали всім факторам, включаючи ємність, напругу, опір, стан заряду та хімічний склад. SLA та літієві батареї не можна використовувати разом в одному рядку.

Оскільки батарея SLA вважається «німою» батареєю в порівнянні з літієвою (яка має друковану плату, яка контролює та захищає батарею), вона може обробляти набагато більше батарей у рядку, ніж літієві.

Довжина літієвої струни обмежена компонентами на друкованій платі. Компоненти друкованої плати можуть мати обмеження по струму та напрузі, які перевищать довгі серії. Наприклад, серія з чотирьох літієвих батарей матиме максимальну напругу 51.2 вольта. Другим фактором є захист акумуляторів. Одна батарея, яка перевищує межі захисту, може порушити заряджання та розрядження всього ряду батарей. Більшість літієвих струн обмежені 6 або менше (залежно від моделі), але більшої довжини струн можна досягти за допомогою додаткової техніки.

Існує багато відмінностей між літієвою батареєю та продуктивністю SLA. SLA не слід скидати з рахунків, оскільки він все ще має перевагу над літієм у деяких програмах. Проте літієва батарея є найпотужнішою батареєю у випадках навантажувачів.