鋰離子叉車電池與鉛酸電池的完整指南


在為您的應用選擇合適的電池時,您可能需要滿足一系列條件。 需要多少電壓,容量要求是多少,循環或待機等。

一旦您縮小了具體範圍,您可能會想,“我需要鋰電池還是傳統的密封鉛酸電池?” 或者,更重要的是,“鋰和密封鉛酸有什麼區別?” 在選擇電池化學成分之前,有幾個因素需要考慮,因為它們都有優點和缺點。

在本博客中,鋰僅指磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 電池,SLA 指鉛酸/密封鉛酸電池。

下面我們來看看鋰電池和鉛酸電池的性能差異

循環性能鋰 VS SLA

磷酸鐵鋰和鉛酸最顯著的區別在於鋰電池的容量與放電率無關。 下圖比較了實際容量佔電池額定容量的百分比與以 C 表示的放電倍率(C 等於放電電流除以額定容量)。 在非常高的放電率下,例如 8C,鉛酸電池的容量僅為額定容量的 60%。

不同放電電流下鋰電池與不同類型鉛酸電池的容量對比

鋰電池的壽命比任何鉛酸電池組都長。 鉛酸電池的壽命為 1000–1500 次循環或更少。 取決於應用,鋰離子電池至少可以使用 3,000 多個循環。

因此,在放電率通常大於 0.1C 的循環應用中,額定值較低的鋰電池通常比同類鉛酸電池具有更高的實際容量。 這意味著在相同容量等級下,鋰的成本會更高,但您可以以更低的價格為相同的應用使用容量更低的鋰。 與鉛酸電池相比,考慮循環的擁有成本進一步增加了鋰電池的價值。

SLA 和鋰之間第二個最顯著的區別是鋰的循環性能。 在大多數情況下,鋰的循環壽命是 SLA 的十倍。 這使得鋰的每個循環成本低於 SLA,這意味著您在循環應用中更換鋰電池的頻率將低於 SLA。

比較 LiFePO4 與 SLA 電池循環壽命

恆功率輸送鋰 VS 鉛酸

鋰在整個放電週期中提供相同數量的電力,而 SLA 的電力傳輸開始時很強,但會消散。 鋰的恆定功率優勢如下圖所示,該圖顯示了電壓與充電狀態的關係。

在這裡,我們看到了鋰相對於鉛酸的恆定功率優勢

橙色顯示的鋰電池在整個放電過程中放電時具有恆定電壓。 功率是電壓乘以電流的函數。 電流需求將是恆定的,因此所傳遞的功率(功率乘以電流)將是恆定的。 所以,讓我們把它放在一個現實生活中的例子中。

您是否曾經打開手電筒並註意到它比上次打開時更暗? 這是因為手電筒內的電池正在耗盡,但尚未完全耗盡。 它發出一點能量,但不足以完全點亮燈泡。

如果這是一塊鋰電池,燈泡從壽命開始到結束都一樣亮。 如果電池沒電了,燈泡不會變亮,而是根本不會打開。

鋰電池和 SLA 的充電時間

SLA 電池的充電速度非常慢。 在大多數循環應用程序中,您需要有額外的 SLA 電池可用,以便在另一個電池充電時仍然可以使用您的應用程序。 在待機應用中,SLA 電池必須保持浮充電。

使用鋰電池,充電速度比 SLA 快四倍。 充電速度越快意味著電池的使用時間越長,因此需要的電池就越少。 它們還可以在事件發生後快速恢復(例如在備份或備用應用程序中)。 作為獎勵,無需將鋰保持在浮動充電中進行存儲。 有關如何為鋰電池充電的更多信息,請查看我們的鋰電池充電
指南。

高溫電池性能

鋰在高溫應用中的性能遠遠優於SLA。 事實上,鋰在 55°C 下的循環壽命仍然是 SLA 在室溫下的兩倍。 在大多數情況下,鋰的性能將優於鉛,但在高溫下特別強。

LiFePO4電池的循環壽命與各種溫度

低溫電池性能

低溫會導致所有電池化學成分的容量顯著降低。 知道了這一點,在評估低溫使用電池時需要考慮兩件事:充電和放電。 鋰電池在低溫(低於 32° F)下不接受充電。 然而,SLA 可以在低溫下接受低電流充電。

相反,鋰電池在低溫下的放電容量比 SLA 高。 這意味著鋰電池不必針對低溫進行過度設計,但充電可能是一個限制因素。 在 0°F 時,鋰以 70% 的額定容量放電,但 SLA 為 45%。

在低溫下要考慮的一件事是鋰電池在充電時的狀態。 如果電池剛剛放電完畢,電池將產生足夠的熱量來接受充電。 如果電池有機會冷卻下來,如果溫度低於 32°F,它可能不會接受充電。

電池安裝

如果您曾經嘗試安裝鉛酸電池,您就會知道不要將其安裝在倒置位置以防止任何潛在的通風問題是多麼重要。 雖然 SLA 設計為不會洩漏,但通風口允許氣體的一些殘留釋放。

在鋰電池設計中,電池都是單獨密封的,不會洩漏。 這意味著鋰電池的安裝方向沒有限制。 它可以側放、倒置或直立安裝,沒有任何問題。

電池重量比較

鋰平均比 SLA 輕 55%,因此更容易移動或安裝。

LiFePO4電池的循環壽命與各種溫度

SLA VS 鋰電池存儲

鋰不應以 100% 充電狀態 (SOC) 存儲,而 SLA 需要以 100% 存儲。 這是因為SLA電池的自放電率是鋰電池的5倍以上。 事實上,很多客戶在存放鉛酸電池時都會使用涓流充電器來保持電池電量持續保持在 100%,從而使電池壽命不會因存放而減少。

串並聯電池安裝

一個快速而重要的注意事項:在串聯和並聯安裝電池時,重要的是它們在所有因素上都匹配,包括容量、電壓、電阻、充電狀態和化學成分。 SLA 和鋰電池不能在同一串中同時使用。

由於與鋰電池(具有監控和保護電池的電路板)相比,SLA 電池被認為是“啞”電池,因此它可以處理比鋰電池更多的電池組。

鋰的串長受電路板上的元件限制。 電路板組件可能具有長串聯串將超過的電流和電壓限制。 例如,四節鋰電池串聯的最大電壓為 51.2 伏。 第二個因素是對電池的保護。 超過保護限制的一個電池可能會破壞整個電池串的充電和放電。 大多數鋰電池串限制在 6 個或更少(取決於型號),但通過額外的工程可以達到更高的串長度。

鋰電池和SLA性能有很多區別。 SLA 不應被低估,因為它在某些應用中仍然比鋰具有優勢。 然而,鋰是叉車實例中更強的電池。

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