какая батарея лучше литиевая или свинцовая
Какой аккумулятор лучше, литиевый или свинцовый
Статья обновлена: 2020-12-17
Статья обновлена: 29.10.2020
Свинцово-кислотные батареи были разработаны еще в 1850-х годах, но по-прежнему используются в различных сферах. На смену обслуживаемым моделям в 1970-х годах пришли герметичные свинцово-кислотные батареи, не требующие обслуживания. Сейчас широко используются разработки с абсорбирующим стеклянным матом (AGM) и гелевым электролитом (GEL или VRLA).
В 1980-х годах у батарей на основе свинца появился солидный конкурент – литий-ионные АКБ. Вначале они производились с катодом на основе оксида кобальта. Со временем появились варианты с другими типами химии: с добавлением никеля, марганца, кобальта, алюминия, литий-железо-фосфатные, литий-титанатные и др. В будущем ожидается, что Li-ion аккумуляторы полностью вытеснят устаревших конкурентов. Но пока для многих покупателей остается актуальным вопрос, что выбрать: литиевый аккумулятор или свинцовый?
Виды аккумуляторных батарей
Свинцовые и литиевые аккумуляторы включают в себя несколько подвидов. Каждый из них отличается от аналогов технологией производства и техническими характеристиками. Рассмотрим основные типы АКБ с их особенностями:
Сравнение свинцовых и литиевых АКБ
Технология производства влияет на характеристики АКБ, определяет их преимущества и недостатки. Чтобы выяснить, батарея какого типа больше соответствует конкретным требованиям, нужно сопоставить их отличия. Сравнение по основным параметрам приведено в таблице:
Какой аккумулятор лучше, литиевый или свинцовый
Статья обновлена: 2020-12-17
Статья обновлена: 29.10.2020
Свинцово-кислотные батареи были разработаны еще в 1850-х годах, но по-прежнему используются в различных сферах. На смену обслуживаемым моделям в 1970-х годах пришли герметичные свинцово-кислотные батареи, не требующие обслуживания. Сейчас широко используются разработки с абсорбирующим стеклянным матом (AGM) и гелевым электролитом (GEL или VRLA).
В 1980-х годах у батарей на основе свинца появился солидный конкурент – литий-ионные АКБ. Вначале они производились с катодом на основе оксида кобальта. Со временем появились варианты с другими типами химии: с добавлением никеля, марганца, кобальта, алюминия, литий-железо-фосфатные, литий-титанатные и др. В будущем ожидается, что Li-ion аккумуляторы полностью вытеснят устаревших конкурентов. Но пока для многих покупателей остается актуальным вопрос, что выбрать: литиевый аккумулятор или свинцовый?
Виды аккумуляторных батарей
Свинцовые и литиевые аккумуляторы включают в себя несколько подвидов. Каждый из них отличается от аналогов технологией производства и техническими характеристиками. Рассмотрим основные типы АКБ с их особенностями:
Сравнение свинцовых и литиевых АКБ
Технология производства влияет на характеристики АКБ, определяет их преимущества и недостатки. Чтобы выяснить, батарея какого типа больше соответствует конкретным требованиям, нужно сопоставить их отличия. Сравнение по основным параметрам приведено в таблице:
Экономическое сравнение применения в ИБП батарей на базе свинцово-кислотных и литий-ионных элементов
До недавнего времени наиболее распространенным способом накопления электрической энергии являлось применение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Они, например, широко используются в системах бесперебойного электроснабжения малой мощности, но абсолютно непригодны для перекачки больших потоков энергии в ежедневном режиме. С развитием технологий на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ.
Высокая реактивность и способность лития интеркалировать (проникать) в кристаллическую решетку другого материала позволяет сохранить в атомных связях большое количество энергии, поэтому служит идеальным накопителем.
Благодаря наноструктурированной топологии, литий-ионные АКБ имеют безусловные преимущества перед всеми существующими на сегодняшний день аналогами по ряду технических характеристик:
Еще несколько лет назад, свинцовые АКБ не имели конкурентов в этой области, так как альтернативные АКБ, были очень дорогостоящими, в связи с чем их применение было экономически не выгодно.
Но с развитием технологий, на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ, которые на первый взгляд имеют более высокую цену, тем не менее, если рассмотреть более внимательно, то в системах ИБП от 50кВт, применение именно ЛИА, имеет более высокую экономическую эффективность. Ниже приведены сравнения.
Основными параметрами любой АКБ, является:
В ЛИА как таковой химической реакции не происходит, а происходит миграция ионов лития с электрода на электрод, накапливая или отдавая заряд, за счет чего ЛИА имеет значительно лучшие характеристики. Разряд силой тока, пятикратно превосходящей номинальную емкость АКБ – штатный режим работы. Допускается параллельное соединение, т.к. контроллер заряда/разряда установлен на каждом элементе батареи.
Для оценки экономической выгоды от применения той или иной технологии, рассмотрим затраты на первичную установку, а так же затраты на дальнейшую эксплуатацию. В качестве примера примем ИБП на 300 кВА со временем бесперебойной работы 30 мин. Это время было выбрано потому, что именно этого времени хватит в случае необходимости запустить, и ввести в рабочий режим резервный генератор, а генераторы как известно заводятся далеко не с первого раза, особенно если стоят в резерве.
| ИБП 300 кВА. Напряжение постоянного тока 400 В. Время работы при полной нагрузке 30 мин. | |||
| Критерий | Свинец | Литий | Комментарии |
| При работе на полную нагрузку, ИБП будет потреблять 750А в течении 30 мин. Требуемая ёмкость и тип АКБ | OPzV 1200Ач (2В) 185ШТ | ЛИА 400Ач (3.2В) 125 ШТ. | АКБ требует высокие токи разряда, которые могут поддерживать только единичные элементы по 2,14В. При высоких токах разряда свинцовая АКБ не отдаёт 100% своей ёмкости. Рекомендуемые производителем токи разряда подтверждают, что минимальная ёмкость АКБ должна быть 1200Ач. Для лития данных проблем нет, поэтому устанавливается батарея почти номинальной ёмкости. |
| Стоимость | Одинаковая | Одинаковая | Обычно цена АКБ рассчитывается исходя из стоимости одного Ампер часа. Приведенные цены являются средними по рынку. Цена за ЛИА АКБ приведена с учетом стоимости системы управления. |
| Вес АКБ | В среднем по 100 кг на элемент 185*100=18500 кг | В среднем по 11 кг на элемент 125*11=1375 кг | При использовании ЛИА АКБ потребуется размер помещения(площадь и предельные нагрузки на пол) в 13 раз меньше чем для свинца. |
| Срок эксплуатации до замены | 3.5 лет | 25 лет | Срок эксплуатации свинцово кислотных OPzV АКБ 20 лет, но они не служат так долго. Дело в том, что производитель указывает срок эксплуатации при разряде батареи током не более 10% от номинальной ёмкости, а значит для АКБ 1200Ач, это всего 120А. Ток разряда данного ИБП 750А, что в 6 раз выше рекомендованного. При такой силе разряда свинцовые АКБ выходят из строя гораздо быстрее, а потеря емкости заметна уже через несколько циклов разряда. |
| Стоимость обслуживания | Высокая | Нет | Можно установить свинцовых АКБ в 6 раз больше, что бы они прослужили 18 лет, но стоимость такого массива будет астрономической. ЛИА работает в штатном режиме и прослужит заявленное время эксплуатации без замены. |
Разряд Свинцово-кислотной АКБ постоянным током, А.
Конечное напряжение 1,75В элемент при температуре 20°С
| Маркировка | Минуты | Часы | |||||||
| 10 | 15 | 30 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 10 | |
| OPzV-200 | 261 | 230 | 171 | 122 | 79 | 58 | 39 | 27 | 21 |
| OPzV-250 | 302 | 287 | 213 | 152 | 98 | 73 | 49 | 33 | 26 |
| OPzV-300 | 362 | 344 | 256 | 182 | 118 | 87 | 58 | 40 | 31 |
| OPzV-350 | 365 | 347 | 275 | 204 | 139 | 105 | 72 | 50 | 37 |
| OPzV-420 | 438 | 417 | 330 | 245 | 167 | 126 | 86 | 60 | 45 |
| OPzV-500 | 472 | 448 | 366 | 286 | 195 | 147 | 101 | 67 | 52 |
| OPzV-600 | 477 | 454 | 388 | 302 | 219 | 168 | 118 | 85 | 66 |
| OPzV-800 | 740 | 693 | 580 | 422 | 293 | 223 | 157 | 113 | 82 |
| OPzV-1000 | 887 | 823 | 681 | 515 | 370 | 282 | 197 | 131 | 103 |
| OPzV-1200 | 956 | 903 | 790 | 614 | 450 | 342 | 237 | 165 | 123 |
| OPzV-1500 | 1011 | 995 | 874 | 697 | 521 | 407 | 294 | 197 | 155 |
| OPzV-2000 | 1372 | 1326 | 1165 | 929 | 695 | 543 | 391 | 276 | 207 |
| OPzV-2500 | 1685 | 1658 | 1510 | 1203 | 863 | 668 | 482 | 317 | 258 |
| OPzV-3000 | 2022 | 1989 | 1813 | 1444 | 1035 | 802 | 579 | 378 | 309 |
Итог. Первичная стоимость свинца будет больше, а также при первичной разнице в стоимости в 11% применение ЛИА позволит:
Применение нашей технологии позволяет осуществить прямую замену Свинцово-кислотных или Никель-Кадмиевых АКБ на ЛИА, БЕЗ каких либо конструктивных изменений или дополнений к системе заряда или подключения! Даже перемычки могут остаться старые.
Какая батарея лучше литиевая или свинцовая
Сравнение между литиевым и свинцово-кислотным аккумулятором.
1. Новая батарея легче и меньше
По сравнению со свинцово-кислотной батареей, LiFePO4 батарея легче в 3-4 раза по весу и во столько же раз меньше по объему и в 5 раз более эффективна. Кроме того, она имеет срок службы в 5-10 раз больше, чем свинцово-кислотный аккумулятор.
Сравнение батарей:
Емкость старая 10Aмпер Часов (36Вольт), новая 10Aмпер Часов (36Вольт)
Объем старая 6.12 кубических дециметров, новая 1. кубических дециметров
Масса приблизительно 13 кг против 3.8 кг у новой
Плотность емкости 80-100 ватт на 1 литр объема у старой, 350-400 ватт на 1 литр объема у новой
Массовая плотность 30 ватт на 1 кг у старой 150 ватт на 1 кг у новой
2. Длительный срок службы
Типичные литиевые батареи можно заряжать 500 раз и после этого они удерживают более 60% от своей первоначальной емкости. Свинцово-кислотные батареи могут быть заряжены только от 50 до 200 раз и её емкость падает до 60% от первоначальной. Мы выбираем литиевые батареи главным образом из-за трех причин:
1. Материал лучше, хоть и дороже. Тем не менее, стоимость батарей снизится в 2 раза в течение 3 лет.
2. Каждая ячейка литиевой батареи имеет более высокое напряжение.
3. Литиевая батарея не выделяет кислоту в виде пара и не токсична.
3. Низкое внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление одного LiFePO4 элемента меньше, чем 6 миллиОм, таким образом, сопротивление всего набора батарей 80 миллиОм. Поэтому литиевая батарея из нескольких элементов может обеспечить гораздо большую мощность при тяжелых нагрузках, например, при разгоне или при езде в гору. Для целого ряда различных свинцово-кислотных аккумуляторов, внутреннее сопротивление достигает, в среднем, 200 миллиОм при 10 Амперном токе разряда. Таким образом, литиевые батареи могут обеспечивать питание с напряжением 12 вольт в тяжелых режимах, требующих большую мощность – для быстрого разгона с нулевой скорости, подъема в гору или резкого ускорения при обгоне.
4. Высокое напряжение
Рабочее напряжение LiFePO4 элемента 3,7 Вольт, а у свинцово-кислотной ячейки 1,2 Вольта. Несколько ячеек объединяют в пакет, чтобы обеспечить совместную работу. Поэтому, когда литиевые батареи собирают в пакет, этот пакет имеет большую емкость и более длинный жизненный цикл, чем у свинцовых-кислотных аккумуляторов.
6. Работа при больших токах разряда
Литиевая батарея может выдерживать ток разряда до 25 Aмпер, не разрушаясь, а свинцово-кислотная батарея выдерживает только 15 Амперный ток. Большинство электроскейтов, представленных на рынке в настоящее время, потребляют ток более 30 Ампер для нормального функционирования (например, при резком разгоне), что резко сокращает срок службы их батарей. Ток при разгоне наших досок по ровной поверхности всего около 8 Ампер или менее.
7. Низкий саморазряд
Саморазряд элементов литиевой батареи составляет 6-8% в месяц, а у свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 15-20% в месяц. Таким образом, после полной зарядки, литиевый аккумулятор может храниться дольше, чем свинцово-кислотный.
8. Нет эффекта памяти
Литиевые батареи можно заряжать в любое время, при этом их емкость не теряется. А у свинцовых аккумуляторов, при заряде не полностью заряженного аккумулятора, теряется емкость.
9. Экологичность
Литиевые батареи свободны от утечки вредных паров кислоты, не загрязняют окружающую среду тяжелыми токсичными металлами, такими как кадмий, свинец и ртуть. В процессе производства и применения отсутствует загрязнение окружающей среды. В настоящее время литиевая батарея находится в положении, при котором её скоро признают в качестве..
На Токе заряженный портал
Аккумуляторы для электровелосипеда: литиевые против свинцово-кислотных — На токе
Аккумуляторы для электровелосипеда: литиевые против свинцово-кислотных
Когда дело доходит до аккумуляторов для электрических велосипедов, у вас есть два основных варианта: литиевые аккумуляторы и свинцово-кислотные аккумуляторы. Конечно, есть несколько других типов батарей, но основными двумя типами, которые вы увидите повсюду, остаются литий и свинцовая кислота. Конечно, у литиевых и свинцово-кислотных батарей есть свои преимущества и недостатки, и знание различий поможет вам решить, какой вариант лучше подходит для вашего байка.
Литиевые батареи
Есть много различных типов литиевых батарей на выбор. Я дам краткое описание различных типов литиевых батарей для электрических велосипедов, но вы можете получить более подробное описание в интернете, а также плюсы и минусы каждого типа литиевых батарей.
Литий фосфат железа (LiFePO4)
Батареи LiFePO4 являются одними из самых тяжелых и дорогих литиевых батарей, но также являются самыми безопасными и долговечными.
Оксид марганца лития (LiMn2O4) и оксид лития никеля и марганца кобальта (LiNiMnCoO2)
БатареиLiMn2O4и LiNiMnCoO2 относятся к литиевым батареям среднего размера по размеру, весу, безопасности, сроку службы и стоимости. Они являются хорошим выбором почти во всех отношениях.
RC литий-полимерные батареи (RC LiPo)
Преимущества литиевых батарей
Теперь, когда мы получили сводку различных типов литиевых батарей, давайте посмотрим, как эти литиевые батареи в целом.
Одним из первых преимуществ литиевых батарей является их небольшой размер. Вы можете поместить много лития на раму велосипеда. Одно это может дать вашему e-bike впечатляющий диапазон. Две или три литиевые батареи средней и большой емкости могут легко поместиться на одном велосипеде, обеспечивая потенциальный диапазон в 160 км или более.
Литиевые батареи, изготовленные специально для e-bikes, часто поставляются с особыми точками крепления для велосипеда, что облегчает их крепление болтами к раме велосипеда, стойке сиденья или задней стойке. Если вы используете литиевую батарею другого типа без специальных креплений, вам, скорее всего, придется положить ее в сумку на велосипеде, что тоже неплохой вариант.
Литиевые элементы также достаточно малы, чтобы позволить вам разместить ваши батареи практически на любом месте вашего велосипеда.Это особенно актуально для людей, которые хотят собрать свою собственную упаковку или использовать литиевые батареи в термоусадке вместо литиевых батарей в твердом корпусе с готовыми креплениями для рамы велосипеда. Это может помочь распределить вес по кругу или спрятать батареи, чтобы сделать велосипед незаметнее.
Литиевые батареи (за исключением RC LiPos) служат намного дольше, чем свинцово-кислотные батареи. Батареи LiPo обычно рассчитаны только на несколько сотен циклов зарядки, но батареи LiFePO4 продолжают работать после тысяч циклов зарядки.Каждый производитель оценивает свои батареи по-разному, но большинство LiFePO4 аккумуляторов рассчитаны на 1500-2200 циклов зарядки.
Недостатки литиевых батарей для электрических велосипедных
Большим недостатком литиевых батарей является то, что они намного дороже, чем свинцово-кислотные батареи. Цены варьируются в зависимости от напряжения и емкости литиевой батареи, но стандартные e-bikes обычно имеют литиевые батареи, начинающиеся с 9000 т.р. и быстро растущие вверх. Большинство велосипедов, имеют литиевые батареи в диапазоне от 16000 до 24000 рублей.
Однако, если учесть более короткий жизненный цикл свинцово-кислотных батарей, они становятся сопоставимыми с литиевыми батареями в течение всего срока службы электрического велосипеда. Например, литиевая батарея может стоить в пять раз дороже свинцово-кислотной батареи, но она также может работать в пять раз дольше, что делает цену примерно одинаковой в течение срока службы литиевой батареи. Вы должны были бы купить по крайней мере четыре свинцово-кислотных аккумулятора (возможно, даже больше) к тому времени, когда ваша литиевая батарея наконец окончательно загнется.
Другим недостатком литиевых батарей, о котором не часто говорят, но который должен быть упомянут, является их вероятность кражи. Литиевые батареи становятся целями для велосипедных воров в результате их небольшого размера и высоких цен. Воры видят легкую цель и достаточный рынок перепродажи, а это значит, что вы должны быть очень осторожны.
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Когда речь идет о свинцово-кислотных батареях для использования, вы, как правило, будете искать так называемые «герметичные свинцово-кислотные» батареи или батареи SLA. SLA поставляются в жестком пластиковом корпусе и могут быть безопасно повернуты в любой ориентации без утечки кислоты.Это делает их подходящими для использования на ebike. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как и многие автомобильные аккумуляторы, могут протечь опасными кислотами, если их перевернуть на бок или вверх дном. Это делает их не очень простыми для использования на электрическом велосипеде, который с гораздо большей вероятностью может упасть, чем автомобиль.
Свинцово-кислотные батареи намного крупнее и тяжелее литиевых, что ограничивает их размещение на электровелосипедах. Они почти никогда не поставляются в комплекте с крепежом, специально предназначенным для электрического велосипеда. Это означает, что они обычно должны быть в сумке на задней стойке или в корзинах с обеих сторон. Так что с установкой придется подумать, хотя нет ничего невозможного конечно.
Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов для электровелосипеда
Самым большим преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторов является их цена: очень дешево. Свинцово-кислотные аккумуляторы можно купить во многих интернет-магазинах, например у нас:).
Еще одним преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторов является их высокий выходной потенциал. Литиевые батареи обычно не любят слишком большой ток. SLA, с другой стороны, могут обеспечить огромное количество тока. Если в планах электрические велосипеды очень высокой мощности, SLA может быть хорошим вариантом.
Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов
Другим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является более короткий срок службы. Большинство из них претендуют более чем на 200 циклов, но на практике многие SLA начинают демонстрировать «усталость» примерно после 100 циклов. Они по-прежнему будут работать, но Вы начнете видеть, как диапазон быстро уменьшается. Если Вы путешествовали по 30 км за один заряд, когда SLA были новыми, через год Вы бы едва могли преодолеть 22 км.
Кто выигрывает? Это зависит от вас
(… Но на самом деле это литий :))
Когда мы проводим эксперименты с некоторыми новыми деталями электровелосипедов и хотим проверить различные напряжения аккумуляторов на разных скоростях, мы часто используем свинцово-кислотные аккумуляторы, тупо дешевле. Затем, когда результаты испытаний свинцово-кислотных аккумуляторов покажут, например, хочет заказчик использовать напряжение 36 В, 48 В или 60 В, мы обязуемся купить или собрать соответствующую литиевую батарею.
Есть только три случая, когда рекомендется использовать свинцово-кислотные батареи вместо литиевых
В любом другом случае преимущества литиевых батарей значительно перевешивают SLA. Мы надемся, что эта информация поможет Вам сделать правильный выбор для ваших собственных потребностей.