0,00 руб.
Ваша корзина пуста!

Что лучше, LiFePO4 или Li-ion

Литий-ионные аккумуляторы включают элементы питания с разными типами химии: с содержанием кобальта, марганца, никеля, алюминия, оксида титана, фосфата железа. Самые распространенные типы Li-ion аккумуляторов – литий-кобальтовые, литий-марганцевые и литий-никель-марганец-кобальтовые (NMC). Достойную конкуренцию им составляют литий-железо-фосфатные элементы питания (LiFePO4).

Они также относятся к литиевым аккумуляторам, но из-за значительных отличий от остальных Li-ion элементов питания часто рассматриваются как отдельная категория. Сегодня мы сравним аккумуляторы LiFePO4 и Li-ion, сопоставим их преимущества и недостатки, дадим рекомендации по использованию в зависимости от поставленных задач и условий использования.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Li-ion аккумуляторы содержат электроды, пористый сепаратор, электролит и контакты. Отрицательные пластины создаются из графита, электролит – обычно из смеси LiPF6 и карбоната. В роли катода применяются различные материалы: кобальтат лития (LiCoO2), литий-марганцевая или литий-кобальт-марганцевая шпинель (LiMn2O4, LiNiCoMnO2) и др. Технология производства Li-ion элементов постоянно совершенствуется, в результате чего повышается безопасность их эксплуатации, и улучшаются характеристики.

Li-ion элементы питания имеют высокую удельную энергоемкость, что позволяет вмещать в АКБ меньших размеров и массы больше энергии. Также они отличаются высокой токоотдачей и имеют следующие особенности:

  • чувствительность к глубокому разряду и перезаряду;
  • диапазон рабочих температур от -20 до +60 °С;
  • низкий саморазряд – <10% в месяц;
  • легкий вес в сочетании с высокой емкостью;
  • незначительное снижение емкости при хранении и эксплуатации – до 10% в год;
  • ресурс с сохранением 80% емкости – 500–1000 полных циклов заряд-разряд;
  • допустимое напряжение в процессе работы – от 2,8 до 4,2 В, номинальное – 3,6 или 3,7 В.

Особенности элементов питания LiFePO4

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы в роли материала катода используются литий-феррофосфат LiFePO4. Они тяжелее, чем остальные литий-ионные модели идентичной емкости. Также они имеют меньшее номинальное напряжение – 3–3,3 В. Главными их преимуществами выступает большее число рабочих циклов заряд-разряд (свыше 2000), химическая и термическая стабильность, способность без проблем работать на морозе, меньшее время заряда и повышенная безопасность эксплуатации.

С момента выпуска первой промышленной партии в 2006 году они считаются лучшими из силовых аккумуляторов. Принцип их действия базируется на применении электродов нано-масштаба и обмене ионами между электродами, который обеспечивается путем увеличения их активной поверхности.

Диапазон допустимых температур у элементов питания типа LiFePO4 составляет от-30 до +50 °С, саморазряд – до 3% в год. Удельная энергоемкость у них на 14% ниже, чем у моделей класса Li-ion. Напряжение в процессе разряда остается практически неизменным. Поэтому по техническим характеристикам аккумы типа LiFePO4 считаются лучшим выбором. Но они не подходят для использования в ситуациях, когда первостепенную роль играет минимизация веса и размеров аккумуляторной батареи.

Сравниваем LiFePO4 и Li-ion, что лучше

Для наглядного сравнения Li-ion и LiFePO4 аккумуляторов рассмотрим и сопоставим их основные характеристики. В таблице приведены их усредненные значения. Точные характеристики элементов питания зависят от бренда производителя и указаны в технических паспортах (datasheet).

Параметр оценки

Li-ion

LiFePO4

Номинальное напряжение

3,6–3,7 В

3–3,3 В

Диапазон рабочих напряжений

2,8–4,2 В

2–3,6 В

Диапазон рабочих температур

От -20 до +60 °С, но желательно – от +15 до +25 °С.

От-30 до +50 °С.

Срок службы

500–1000 циклов

Более 2000 циклов (до момента сохранения 80% исходной емкости)

Временное снижение емкости и токоотдачи на морозе

Значительное

Незначительное

Время зарядки

≈8 часов

≈4 часа

Энергоемкость (удельная)

Выше

Ниже

Пожаробезопасность

Ниже

Выше

Цена

Ниже

Выше

Эффект памяти

Не наблюдается

Не наблюдается

Устойчивость к перезаряду, способность выдерживать критические напряжения

Меньше

Больше

Подверженность деградации

Выше, особенно при работе на больших токах и при несоблюдении оптимальных температур эксплуатации и хранения.

Меньше

Характеристики АКБ с параметрами 36 В, 12 Ач

Масса – 3 кг,

разрядный ток – до 12 А,

выдаваемая мощность – до 432 Вт, пиковая – 864 Вт.

Масса – 5,5 кг,

разрядный ток – до 35 А,

выдаваемая мощность – до 1260 Вт, пиковая – 2160 Вт.

Типоразмеры

Разные, стандартизированные. Самые популярные – цилиндрические «банки» форм-фактора 18650.

Бывают разных размеров. Производятся в форме призмы, цилиндра и в виде пакетов.

Выводы: LiFePO4 или Li-ion, что лучше?

Какой тип элементов питания лучше использовать в конкретном случае – зависит от выдвигаемых к ним требований и условий предстоящей эксплуатации. В большинстве случаев оптимальным выбором становятся литий-ионные аккумуляторы. Они дешевле, выигрывают по легковесности и при щадящей эксплуатации имеют ресурс около 1000 циклов. Но для более жестких условий эксплуатации (например, для езды на электровелосипеде при низких температурах) стоит выбрать LiFePO4.

Такие аккумуляторные батареи сочетают в себе все достоинства литий-ионных АКБ и лишены их недостатков. Они без ущерба для ресурса переносят пиковые тока нагрузки и заряда, менее склонны к естественной деградации, имеют минимальный саморазряд, большой диапазон рабочих температур и более 2000 циклов заряд-разряд до потери емкости на 20%. Поэтому в плане выносливости и долговечности LiFePO4 батареи выигрывают у остальных литий-ионных АКБ. Но весят литий-железо-фосфатные АКБ больше, чем аналогичные им литий-ионные батареи.

Резюме: Чтобы сделать выбор в пользу LiFePO4 или Li-ion накопителей энергии, нужно правильно расставить свои приоритеты и учесть особенности дальнейшего использования батарей.

Читайте в нашей предыдущей статье о том, как снизить риски при езде на электровелосипеде со скоростью свыше 50 км/ч.

  • 19 марта 2019 г.
  • 2925 просмотров
comments powered by HyperComments