0,00 руб.
Ваша корзина пуста!

LiFePO4 как замена кислотно-свинцовых аккумуляторов

LiFePO4 как замена кислотно-свинцовых аккумуляторов

На сегодняшний день самым популярным видом химических источников тока (ХИТ)  все еще являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Несмотря на огромный скачек в развитии литиевых ХИТ в последнее время, если сложить всю запасенную в мире энергию (Вт*ч) в свинцовых и в литиевых аккумуляторах, то мы увидим, что «свинец» по этому показателю на порядок опережает Li-ion, LiFePO4 и LTO вместе взятые. Дело, конечно же, в низкой стоимости свинцовых АКБ.

Существуют области применения, где переплата за лучшие характеристики попросту нецелесообразна, например, стартерные аккумуляторы автомобилей. Основная задача такого аккумулятора – выдать большой ток на короткое время, а такие параметры как емкость, вес, ресурс и т.д. отходят на второй план.

Прогресс не стоит на месте, и с каждым годом, благодаря использованию новых материалов, и применению инновационных технологий производство литиевых аккумуляторов становится все дешевле, и вместе с этим область их применения значительно расширяется.

Основные преимущества LiFePO4 по сравнению со свинцово-кислотными АКБ:

  • Емкость в несколько раз больше. LiFePO4 - 190–250 Вт•ч/кг; свинцово-кислотные – 25-40 Вт•ч/кг.
  • Отдают полную ёмкость при больших токах разряда.
  • Заряжаются в 5 раз большим током по сравнению со свинцово-кислотными АКБ.
  • Не чувствительны к режимам хронического недозаряда.
  • Легче, чем свинцово-кислотные.
  • 10-кратное увеличение количества циклов по сравнению со свинцово-кислотными.
  • Длительный срок эксплуатации.

Li-ion или LiFePO4?

Почему именно LiFePO4, а не Li-ion или LTO?

LTO можно вычеркнуть сразу, области применения данного вида аккумулятора весьма специфичны, так как его стоимость все еще очень высока.

Преимущества LiFePO4 перед Li-ion можно выделить следующие:

  • Устойчивость к температурам. LiFePO4 могут работать при низких температурах - от -30°C до +55°C  
  • Литий-железо-фосфатные АКБ обладают большим числом циклов заряда-разряда (до 2000 циклов) и как следствие - большим сроком службы.
  • Стабильность напряжение разряда - LiFePO4 АКБ снабжают потребитель постоянным напряжением во время разряда
  • LiFePO4 АКБ не горят, при сильном повреждении элементов - выделяется тепло и дым, но, в отличии от литий-ионных - нет пламени.

Основной недостаток LiFePO4 перед Li-ion это меньшая емкость при той же массе – примерно на 20% меньше, но это все еще в разы больше в сравнении со свинцовыми АКБ.

Благодаря сочетанию вышеописанных характеристик литий-железо-фосфатные батареи стали отличной альтернативой кислотно-свинцовым АКБ.

Области применения LiFePO4

Еще недавно, во многих областях, свинцовые батареи казались самым экономически выгодным вариантом. Но из-за снижения стоимости литий-железо-фосфатные АКБ вытесняют «свинец» большими темпами во многих местах.  Рассмотрим основные сферы применения LiFePO4.

Основной электромотор на небольшой лодке фото

Водный транспорт

Есть 2 сценария использования АКБ в маломерных судах:

  • Батарея для питания основного электромотора на небольших лодках.
  • Батарея для питания бортовой сети и вспомогательных электромоторов на средних и крупных моторных лодках.

В случае с маленькой электромоторной лодкой преимущества

литий-железо-фосфатных АКБ особенно ярко выражены. Ключевым факторам является низкий вес батареи по сравнению со свинцом. С помощью LiFePO4 можно в несколько раз увеличить запас хода, при этом сохраняя адекватный вес и габариты батареи.

Так же важным преимуществом является возможность глубокого разряда батареи без вреда для нее. В случае со свинцовыми АКБ при ее уровне заряда на 25-30% приходится выбирать: Либо прекращать использование мотора, либо продолжить разряд батареи, тем самым подвергая ее деградации.

Каждый глубокий разряд свинцово-кислотной АКБ отнимает примерно 2-3% ее первоначальной емкости. Несложно посчитать, что после 10 таких разрядов батарея потеряет до 30% емкости.

Вспомогательный электромотор i-pilot фотоНа средних и больших лодках масса аккумуляторов уже не так важна, но вот количество циклов заряда-разряда и возможность глубокого разряда являются главными параметрами при выборе АКБ. Дело в том, что многие лодки оборудованы специальными вспомогательными электромоторами. Они помогают удерживать судно на заданной точке, а так же служат для тихого перемещения без использования основного ДВС двигателя.

При активном использовании лодки с таким вспомогательным мотором аккумуляторные батареи постоянно подвергаются зарядке и разрядке. Свинцовые АКБ с их 200 циклами кардинально не подходят под эту задачу. Конечно, идеальное решение это литий-титанат (LTO), такие аккумуляторы выдерживают фантастические 20000 циклов, но и цена у них высокая. Поэтому LiFePO4 с их 2000 циклов будет оптимальным решением в финансовом плане.

Погрузчики, штабелеры, поломоечные машины

Основным параметром при выборе аккумуляторной батареи для погрузчиков и штабелеров является максимальный долговременный ток разряда, так как эта техника потребляет большие токи при своей работе. Важно, что бы под нагрузкой не было значительных просадок по напряжению. LiFePO4 полностью отвечает этому требованию. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют минимальные просадки по напряжению, при этом это напряжение остается стабильным на протяжении всего цикла разрядки и практически не меняется.

Погрузчик фото

Так же на руку играет большой ресурс LiFePO4, поскольку складская техника, как правило, работает каждый день. То же самое можно сказать и про поломоечные машины, зачастую эти аппараты трудятся 24/7, и ресурс АКБ имеет первостепенное значение.

Электротранспорт

Конечно, в мире электротранспорта превосходствуют литий-ионные АКБ. За счет рекордных показателей по соотношению емкости к массе и объему этот тип аккумуляторов получил широчайшее распространение в электромобилях, электробайках, электровелосипедах и т.д. Но поскольку Li-ion не может корректно работать при отрицательных температурах, это накладывает определенные ограничения. И если в электромобилях это удается решить с помощью встроенного обогрева АКБ, то в более простых видах электротранспорта приходится искать альтернативу литий-ионным батареям.

На роль этой альтернативы подходят свинцовые и LiFePO4 аккумуляторы, так как они способны легко выдерживать отрицательные температуры. Разумеется, LiFePO4 будет наилучшим решением, поскольку они занимают второе место по показателям емкости на единицу веса и объема после Li-ion.

В общем и целом можно сказать, что кислотно-свинцовые аккумуляторы доживают последние дни. Все чаще в различных отраслях переходят на литий-железо-фосфат и литий-титанат. Производство литиевых аккумуляторов дешевеет с каждым годом, и вскоре сойдет на нет единственное преимущество свинцовых батарей – цена.   

  • 15 июня 2020 г.
  • 583 просмотра
comments powered by HyperComments