Perché scegliere la batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4)?

Benvenuti al primo di una serie di articoli sulle batterie al litio.In questo articolo verranno descritte le caratteristiche e i vantaggi di batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) rispetto al tradizionale sigillato piombo acido (SLA) tecnologia delle batterie.Poiché la discussione riguarda LiFePO4 e SLA, questo articolo si concentra sulle applicazioni a 12 V CC e 24 V CC.

Diverse tecnologie al litio

Innanzitutto, è importante notare che esistono molti tipi di batterie “agli ioni di litio”.Una cosa da notare in questa definizione è che si riferisce a una “famiglia di batterie”.
Nella gamma sono disponibili diverse batterie agli “ioni di litio”, che utilizzano materiali diversi per i loro catodi e anodi.Pertanto presentano proprietà distinte e sono quindi adatti a diverse applicazioni.

Litio Ferro Fosfato (LiFePO4)

Il litio ferro fosfato (LiFePO4) è una tecnologia al litio ben nota in Cina per il suo ampio utilizzo e l'idoneità a 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 LiFePO4?

Di tutte le opzioni al litio disponibili, ci sono diversi motivi per cui LiFePO4 è stato selezionato come 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.Come SLA è stata selezionata una batteria AGM da 100 Ah, 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 – 27,5 Kg
● LiFePO4 – 12,2 Kg

Benefici

● 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
● Durata 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

Benefici

● Costo totale di proprietà inferiore (costo per kWh molto più basso nel corso della durata della batteria per LiFePO4)
● Riduzione dei costi di sostituzione: sostituire 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 LiFePO4 è più che compensato dall'uso 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 sotto i 12 V dopo circa 4 ore di funzionamento

Benefici

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

Benefici

● 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 in LiFePO4, o in alternativa optare per una batteria LiFePO4 di capacità inferiore ottenendo comunque 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

Benefici

● Batteria carica e pronta per essere riutilizzata più rapidamente

Un altro grande vantaggio in molte applicazioni.A causa della minore resistenza interna, tra gli altri fattori, 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

Benefici

● Può essere lasciato in deposito per un periodo più lungo

Questa caratteristica è ottima per i veicoli ricreativi come roulotte, barche, motociclette e moto d'acqua che vengono utilizzati solo per pochi mesi all'anno e poi riposti per il resto dell'anno.Le batterie al fosfato di ferro non calcificano, quindi è improbabile che la batteria venga danneggiata in modo permanente anche dopo essere stata lasciata per lunghi periodi di tempo.Le batterie LiFePO4 non possono essere danneggiate se conservate senza una carica completa.

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