Batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4)

Caratteristiche e vantaggi rispetto allo SLA

Benvenuti nel primo di una serie di articoli riguardanti le batterie al litio. Questo articolo tratterà le caratteristiche e i vantaggi di a Batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4) se paragonato a quello tradizionale Batteria al piombo sigillata (SLA). tecnologia. Poiché la discussione riguarda LiFePO4 e SLA, l'articolo si concentra sulle applicazioni a 12 e 24 V CC.

Diverse tecnologie al litio

Innanzitutto è importante notare che esistono molti tipi di batterie “agli ioni di litio”. Il punto da notare in questa definizione si riferisce ad una “famiglia di batterie”.
All'interno di questa famiglia ci sono diverse batterie "agli ioni di litio" che utilizzano materiali diversi per il loro catodo e anodo. Di conseguenza, presentano caratteristiche molto diverse e quindi sono adatti a diverse applicazioni.

Batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4)

Batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4) è una nota idoneità della tecnologia al litio per un'ampia gamma di applicazioni.
Le caratteristiche di basso prezzo, elevata sicurezza e buona energia specifica, lo rendono una valida opzione per molte applicazioni.
La tensione della cella LiFePO4 di 3,2 V/cella la rende inoltre la tecnologia al litio preferita per la sostituzione del piombo acido sigillato in una serie di applicazioni chiave.

Perché Batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4) ?

Di tutte le opzioni al litio disponibili, ci sono diversi motivi per cui LiFePO4 è stato selezionato come la tecnologia al litio ideale per la sostituzione dello SLA. Le ragioni principali si riducono alle sue caratteristiche favorevoli se si considerano le principali applicazioni in cui attualmente esistono SLA. Questi includono:

• Voltaggio simile allo SLA (3,2 V per cella x 4 = 12,8 V) che li rende ideali per la sostituzione dello SLA.
• La forma più sicura delle tecnologie al litio.
• Rispettoso dell'ambiente: il fosfato non è pericoloso e quindi è rispettoso dell'ambiente e non rappresenta un rischio per la salute.
• Ampio intervallo di temperature.

Caratteristiche e vantaggi di LiFePO4 rispetto allo SLA

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche chiave di una batteria al litio ferro fosfato che offrono alcuni vantaggi significativi dello SLA in una vasta gamma di applicazioni. Questo non è assolutamente un elenco completo, tuttavia copre gli elementi chiave. UN Batteria AGM da 100 Ah è stato selezionato come SLA, poiché è una delle dimensioni più comunemente utilizzate nelle applicazioni a ciclo profondo. Questo AGM da 100 Ah è stato confrontato con un LiFePO4 da 100 Ah per confrontare un modello simile il più vicino possibile.

Caratteristica – Peso:

Confronto

• LifePO4 pesa meno della metà dello SLA
• Ciclo AGM Deep – 27,5Kg
• LiFePO4 – 12,2Kg

Vantaggi

• Aumenta l'efficienza del carburante
  • Nelle applicazioni su caravan e imbarcazioni, il peso di traino è ridotto.
• Aumenta la velocità
  • Nelle applicazioni su imbarcazioni è possibile aumentare la velocità dell'acqua
• Riduzione del peso complessivo
• Autonomia più lunga

Il peso ha un grande impatto su molte applicazioni, soprattutto dove sono coinvolti il ​​traino o la velocità, come roulotte e imbarcazioni. Altre applicazioni tra cui illuminazione portatile e applicazioni per fotocamere in cui è necessario trasportare le batterie.

Caratteristica – Maggiore durata del ciclo:

Confronto

• Fino a 6 volte la durata del ciclo
• Ciclo profondo AGM – 300 cicli al 100% DoD
• LiFePO4 – 2000 cicli al 100% DoD

Vantaggi

• Costo totale di proprietà inferiore (costo per kWh molto inferiore durante la durata della batteria per LiFePO4)
• Riduzione dei costi di sostituzione: sostituisci l'AGM fino a 6 volte prima che sia necessario sostituire il LiFePO4

La maggiore durata del ciclo significa che il costo iniziale aggiuntivo di una batteria al litio ferro fosfato è più che compensato dall'utilizzo della batteria. Se utilizzato quotidianamente, un AGM dovrà essere sostituito ca. 6 volte prima che il LiFePO4 debba essere sostituito

Caratteristica – Curva di scarico piatta:

Confronto

• A 0,2 C (20 A) di scarica
• AGM – scende sotto i 12 V dopo
• 1,5 ore di autonomia
• LiFePO4: scende al di sotto di 12 V dopo circa 4 ore di autonomia

Vantaggi

• Utilizzo più efficiente della capacità della batteria
• Potenza = Volt x Ampere
• Una volta che la tensione inizia a diminuire, la batteria dovrà fornire amplificatori più elevati per fornire la stessa quantità di energia.
• Una tensione più alta è migliore per l'elettronica
• Maggiore autonomia per le apparecchiature
• Pieno utilizzo della capacità anche con velocità di scarico elevata
• AGM a 1C di scarico = 50% di capacità
• LiFePO4 a 1C di scarica = 100% di capacità

Questa caratteristica è poco conosciuta ma rappresenta un forte vantaggio e offre molteplici vantaggi. Con la curva di scarica piatta di LiFePO4, la tensione del terminale rimane superiore a 12 V per un utilizzo della capacità fino all'85-90%. Per questo motivo, sono necessari meno ampere per fornire la stessa quantità di potenza (P=VxA) e quindi un utilizzo più efficiente della capacità porta ad un'autonomia più lunga. Inoltre, l'utente non si accorgerà prima del rallentamento del dispositivo (ad esempio del carrello da golf).

Oltre a ciò, l'effetto della legge di Peukert è molto meno significativo con il litio rispetto a quello con AGM. Ciò si traduce nell'avere a disposizione una grande percentuale della capacità della batteria, indipendentemente dalla velocità di scarica. A 1°C (o 100 A di scarica per una batteria da 100 Ah) l'opzione LiFePO4 ti darà comunque 100 Ah contro solo 50 Ah per AGM.

Caratteristica – Maggiore utilizzo della capacità:

Confronto

• DoD raccomandato dall'AGM = 50%
• LiFePO4 DoD consigliato = 80%
• Ciclo profondo AGM – 100 Ah x 50% = 50 Ah utilizzabili
• LiFePO4 – 100Ah x 80% = 80Ah
• Differenza = 30 Ah o 60% di capacità in più

Vantaggi

• Maggiore autonomia o batteria di capacità inferiore da sostituire

Il maggiore utilizzo della capacità disponibile significa che l'utente può ottenere fino al 60% in più di autonomia dalla stessa opzione di capacità della batteria LiFePO4 o, in alternativa, optare per una batteria al litio ferro fosfato di capacità inferiore pur ottenendo la stessa autonomia della batteria AGM di capacità maggiore. .

Caratteristica – Maggiore efficienza di carica:

Confronto

• AGM – La ricarica completa richiede ca. 8 ore
• LiFePO4: la ricarica completa può richiedere solo 2 ore

Vantaggi

• Batteria carica e pronta per essere riutilizzata più velocemente

Un altro grande vantaggio in molte applicazioni. A causa della minore resistenza interna, tra gli altri fattori, la batteria LiFePO4 può accettare la carica a una velocità molto maggiore rispetto all'AGM. Ciò consente loro di essere caricati e pronti all'uso molto più velocemente, con conseguenti numerosi vantaggi.

Caratteristica – Basso tasso di autoscarica:

Confronto

• AGM – Scarica all'80% di SOC dopo 4 mesi
• LiFePO4 – Scarica all'80% dopo 8 mesi

Vantaggi

• Può essere lasciato in deposito per un periodo più lungo

Questa caratteristica è importante per i veicoli ricreativi che possono essere utilizzati solo per un paio di mesi all'anno prima di essere riposti per il resto dell'anno come roulotte, barche, motociclette e moto d'acqua ecc. Insieme a questo punto, LiFePO4 la batteria non si calcifica e quindi, anche dopo essere stata lasciata inutilizzata per lunghi periodi di tempo, è meno probabile che venga danneggiata in modo permanente. Una batteria al litio ferro fosfato non viene danneggiata se non viene lasciata in magazzino in uno stato completamente carico.

Pertanto, se le tue applicazioni garantiscono una delle funzionalità di cui sopra, sarai sicuro di ottenere il valore del tuo denaro per la spesa extra per una batteria al litio ferro fosfato. Nelle prossime settimane seguirà un articolo di follow-up che includerà gli aspetti di sicurezza della batteria LiFePO4 e diversi prodotti chimici al litio.

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