Litiumbatteriernas fördelar

Litiumbatterier istället för blybatterier? Varför vi tycker att litiumbatterier är det bästa alternativet ur ett miljöperspektiv får ni svar på här.

Blybatterier är tillverkade av en blandning av blyplattor och svavelsyra. Detta var den första typen av uppladdningsbart batteri, som uppfanns redan 1859. Litiumjonbatterier är å andra sidan en mycket nyare uppfinning och har funnits i en kommersiellt hållbar form sedan 1980-talet.

För ett par år sedan fick litiumjonbatterier ett dåligt rykte eftersom det rapporterades om defekta batterier som började brinna på ett mycket dramatiskt sätt. Problemet med dessa batterier var deras sammansättning, litium-kobolt-oxid (LiCoO2), denna batterikemi är benägen för termisk rusning, det vill säga att batteriet kan antändas om det av misstag skulle överladdas. Det är en av anledningarna till att litium fram tills nyligen sällan användes för att skapa stora batteribanker. 1996 utvecklades däremot en ny formel för blandning av litiumjonbatterier - Litiumjärnfosfat. Känd som LiFePO4 eller LFP, dessa batterier har en något lägre energitäthet, men är icke-brännbara och därmed mycket säkrare än litium-kobolt-oxid. Att brand och litiumbatterier skulle gå hand i hand är därför något du nu kan glömma. Litiumteknologi är idag en väl beprövad teknologi för att driva elektronik som i bärbara datorer eller trådlösa verktyg, t.ex skruvdragare. Litiumjonbatterier har blivit allt vanligare i dessa applikationer, medan den äldre NiCad (Nickel-Cadmium) uppladdningsbara batterikemin nu fasas ut på grund av litiums många fördelar.

Överlägsen "användbar" kapacitet

Till skillnad från vad som gäller för blybatterier anses det vara praktiskt att regelbundet använda 90 procent eller mer av litiumbatteriets nominella kapacitet och ibland mer. Ta ett batteri på 100 ampere till exempel – om det var ett blysyrabatteri skulle det vara klokt att bara använda 30 till 50 amp timmars kraft, men med litium kan du utnyttja 90 amp timmar eller till och med 100 Ah (100 procent urladdningsdjup).

Förlängd livslängd

Tillverkare och forskare rapporterar att tiotusentals cykler kan förväntas från ett LiFePo4-batteri av hög kvalitet. Detta är dock teoretiska värden som inte lätt kan verifieras. Med en realistisk användning kan LiFePo4-batterier av standardkvalitet leverera minst 2000 laddnings- / urladdningscykler vid 80 procent urladdingsdjup och 1C urladdningshastighet. Återstående kapacitet förblir över 80 procent. Dessa värden beror på laddningshastigheten och urladdningsdjupet, men ännu viktigare på kvaliteten på de celler som används. Livscykelresultaten hos LiFePo4-batteri är mycket bättre än NMC- eller NCA-kemi, som främst används inom elfordonsindustrin. Även de bästa djupcykelblybatterierna klarar endast 500-1000 cykler.

För batterier, till exempel de som produceras av PowerTech Systems som använder celler av hög kvalitet, sorterade och matchade, kan 4000 till 5000 cykler levereras vid 1C och 80 procent urladdningsdjup. Dessa antal cykler kan ökas kraftigt genom att minska urladdningsdjupet.

Diagrammet nedan visar antalet cykler som ett exempel på urladdningsdjupet för produktsortimentet PowerBrick

Peukert's Förluster & Spänningsfall.

Urladdningskurvan för litiumbatterier (särskilt i förhållande till blysyra) är väsentligen platt - vilket innebär att ett 20 procent laddat batteri kommer att ge nästan samma utspänning som ett 80 procent laddat batteri. Detta förhindrar eventuella problem som orsakas av spänningsfall som är vanligt med blysyrabatterier när de laddas ur. Det betyder att alla batterimonitorer eller generatorer som startar automatiskt, beroende på spänningsnivåer, sannolikt inte fungerar bra alls när man övervakar en litiumbank.

En annan stor fördel med litiumbatterier är att Peukerts förluster i princip inte finns. Det innebär att litiumjonbatterier kan leverera sin fulla kapacitet, även vid höga strömmar. Blysyrabatterier kan se så mycket som 40 procent förlust av sin kapacitet vid höga belastningar. I praktiken betyder detta att litiumjonbatteribanker är mycket väl lämpade för att driva höga strömbelastningar som en luftkonditionering, en mikrovågsugn eller en induktionshäll samt en elmotor.

Fördelar med storlek och vikt

För att lyfta fram de unika egenskaperna när det gäller vikt och storlek på litiumjonbatterierna, har vi tagit fram en tabell för att visa på skillnaderna mellan ett på marknaden känt blysyrabatteri och ett likvärdigt litiumbatteri.

Snabb och effektiv laddning

Litiumjonbatterier kan snabbt laddas till 100 procent av kapaciteten. Till skillnad från blysyra finns det inget behov av en absorptions fas för att lagra de slutliga 20 procenten. Har du dessutom en kraftfull laddare kan ditt litiumbatteri laddas ännu snabbare. Med tillräcklig laddningseffekt kan du faktiskt ladda ett litiumjonbatteri på bara 30 minuter. Även om du inte lyckas fylla på helt till 100%, behöver du inte oroa dig, till skillnad från blysyra skadas inte batterierna om du inte laddar litiumjonbatterier regelbundet. Det ger dig stor flexibilitet att utnyttja energikällorna när du kan och vill ha dem. 

Inget energibortfall (Vampire drain)

Blybatterier är mindre effektiva vid lagring av energi än litiumjonbatterier. Litiumbatterier laddas med nästan 100 procent effektivitet jämfört med 85 procent effektivitet för de flesta blybatterier. Detta kan vara särskilt viktigt när du laddar via solenergi, när du försöker pressa ut så mycket effektivitet ur varje cell som möjligt innan solen går ner eller täcks av moln. Teoretiskt, med litium går nästan varje solstråle av energi in i batterierna. Med ett begränsat tak för panelerna och ett begränsat förvaringsutrymme blir det mycket viktigt att optimera varje kvadratmeter watt du kan montera.

Klimatmotstånd

Litium- och blybatterier tappar kapacitet i kalla miljöer. Som du kan se i diagrammet nedan är dock litiumjonbatterier betydligt effektivare vid låga temperaturer. Dessutom påverkar urladdningshastigheten prestandan hos blybatterier. Vid -20 ° C kan ett litiumbatteri som levererar en 1C-ström (en gånger kapacitet) leverera mer än 80 procent av sin energi, medan ett AGM-batteri bara kommer att leverera 30 procent av dess kapacitet.

För tuffa miljöer (varmt och kallt) är litiumjon det enda tekniska och praktiska valet.

Placeringsproblemen minskar

Litiumjonbatterier behöver inte förvaras upprätt eller i ett ventilerat batterifack. De kan också ganska enkelt monteras i udda former - en fördel om du försöker pressa in så mycket kraft som möjligt i ett litet fack. Det är särskilt användbart om du har ett befintlig batterifack som är begränsad i storlek.

Noll underhållskrav

Litiumjonbatterier är så gott som underhållsfria. En "balanseringsprocess" för att säkerställa att alla celler i en batteribank laddas lika uppnås automatiskt av BMS (Battery Management System). Ladda bara batteriet så är batteriet redo för att arbeta.

Här kan du köpa PowerBrick litiumbatterier.