В чем разница в сроке службы свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов?

Батареи претерпели значительные изменения. Сегодня существует широкий спектр химических составов аккумуляторов, предназначенных для удовлетворения потребностей конкретных пользователей.

Свинцово-кислотные и литий-ионные батареи являются двумя ведущими технологиями перезаряжаемых аккумуляторов, при этом литий-ионные аккумуляторы постепенно берут на себя все больше обязанностей. Сегодня мы рассмотрим принцип работы этих батарей и то, как они влияют на качество обслуживания клиентов.

Принцип свинцово-кислотной батареи и литий-ионной батареи

Первое различие между свинцово-кислотными и литий-ионными аккумуляторами — это принцип их работы. Вот краткий обзор того, что предлагает каждая батарея:

Принцип свинцово-кислотной батареи

Свинцово-кислотный аккумулятор — один из старейших типов аккумуляторных батарей. Его основной принцип основан на электрохимической реакции между свинцом, диоксидом свинца и серной кислотой. В разряженном состоянии аккумулятор содержит положительную пластину из диоксида свинца и отрицательную пластину из губчатого свинца, погруженные в раствор электролита разбавленной серной кислоты.

Во время зарядки аккумулятора диоксид свинца (на положительной пластине) и губчатый свинец (на отрицательной пластине) вступают в реакцию с серной кислотой в электролите, что приводит к образованию сульфата свинца и воды. Во время разрядки процесс обратный. Сульфат свинца и вода снова превращаются в диоксид свинца, губчатый свинец и серную кислоту, выделяя при этом электрическую энергию.

Это преобразование химической энергии в электрическую энергию питает устройства, подключенные к батарее. Со временем повторяющееся образование сульфата свинца во время цикла зарядки может привести к образованию стабильных кристаллов сульфата свинца (процесс, называемый сульфатированием), который снижает емкость и срок службы аккумулятора.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Принцип литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные аккумуляторы, часто встречающиеся в портативной электронике и электромобилях, работают на основе движения ионов лития между положительным и отрицательным электродами. В своей простейшей форме литий-ионный аккумулятор состоит из положительного электрода (катода), изготовленного из оксида металлического лития, отрицательного электрода (анода), изготовленного из углерода (часто графита), и электролита, обеспечивающего движение ионов лития. .

Во время фазы разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду, выделяя при этом энергию. Электроны одновременно высвобождаются из анода и проходят через внешнюю цепь, обеспечивая питание подключенного устройства, прежде чем снова попасть в батарею на катод.

При заряде процесс обратный: ионы лития перемещаются от катода обратно к аноду. Сепаратор внутри батареи гарантирует, что положительный и отрицательный электроды остаются разделенными, предотвращая короткое замыкание. Одним из ключевых преимуществ литий-ионных аккумуляторов является их способность хранить значительное количество энергии в относительно небольшом и легком корпусе, что делает их особенно подходящими для современных электронных устройств и транспортных нужд.

Факторы, влияющие на срок службы батареи

При покупке аккумулятора очень важно найти тот, который прослужит дольше. Вы хотите что-то, что может служить вам долгое время. Однако есть определенные факторы, которые будут определять, как долго прослужит батарея. Они включают:

Глубина разряда (DoD). Срок службы батареи часто зависит от того, насколько глубоко она разряжается в каждом цикле. Мелкие разряды (использующие лишь небольшую часть емкости аккумулятора) могут привести к увеличению общего количества жизненных циклов по сравнению с глубокими разрядами.

Циклы зарядки: Цикл зарядки — это процесс зарядки аккумулятора от 0% до 100%. Батареи имеют ограниченное количество циклов зарядки, прежде чем их емкость упадет ниже определенного порога (обычно 80% от первоначальной емкости).

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Скорость зарядки. Слишком быстрая зарядка аккумулятора может привести к чрезмерному нагреву, что может привести к повреждению внутренних компонентов аккумулятора и сокращению его общего срока службы.

Температура: Экстремальные температуры, как высокие, так и низкие, могут отрицательно повлиять на производительность и срок службы аккумулятора. Батареи имеют тенденцию разряжаться быстрее при высоких температурах, а очень низкие температуры могут снизить их емкость.

Перезарядка: поддержание полной зарядки аккумулятора в течение длительного времени может привести к его перенапряжению и ухудшению качества, особенно если он остается подключенным к зарядному устройству, которое постоянно его заряжает.

Условия хранения: Идеально хранить аккумулятор в частично заряженном состоянии (около 50–60 %) в сухом прохладном месте. Длительное хранение при полной разрядке или полной зарядке может ухудшить состояние аккумулятора.

Физические повреждения. Падение аккумулятора или подвергание его физическому удару может привести к повреждению его внутренних компонентов, что потенциально может привести к сокращению срока службы или даже к выходу из строя.

Внутреннее сопротивление. Со временем внутреннее сопротивление батареи может увеличиться из-за химических реакций внутри батареи. Более высокое сопротивление означает, что аккумулятор должен работать интенсивнее, что может привести к более быстрой деградации.

Система управления аккумулятором (BMS). Современные аккумуляторы, особенно литий-ионные, часто поставляются с BMS, которая контролирует и управляет зарядом, разрядкой и температурой аккумулятора. Хорошая BMS может существенно повлиять на срок службы аккумулятора и продлить его, обеспечивая оптимальные условия эксплуатации.

Короче говоря, срок службы батареи определяется сочетанием факторов, связанных с ее конструкцией, использованием и окружающей средой. Понимание и управление этими факторами может помочь пользователям оптимизировать срок службы и производительность своих батарей.

Срок службы свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов

Жизненный цикл — еще один важный параметр, определяющий работу аккумуляторов. Учтите следующее:

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов во многом зависит от их конструкции и глубины разряда (DoD). Обычно свинцово-кислотные аккумуляторы для запуска, освещения и зажигания (SLI), которые часто встречаются в автомобилях и транспортных средствах, имеют срок службы около 200-300 циклов при 50% DoD.

Это означает, что их можно разряжать до половины своей емкости столько раз, прежде чем их общая емкость значительно уменьшится. С другой стороны, свинцово-кислотные батареи глубокого цикла, предназначенные для применений, где требуется глубокая разрядка, например, для хранения солнечной энергии или морского использования, имеют лучший срок службы: от 500 до 1000 циклов до 50% DoD.

Некоторые высококачественные свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла могут даже превышать этот диапазон. Стоит отметить, что повторная разрядка этих батарей сверх рекомендованного Министерством обороны США может значительно сократить срок их цикла.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные батареи известны своим увеличенным сроком службы по сравнению со многими другими типами батарей. В среднем литий-ионная батарея имеет срок службы от 1000 до 5000 циклов при 80% DoD.

Это означает, что они сохраняют не менее 80% своей первоначальной емкости даже после тысяч циклов зарядки и разрядки. Однако точное число может варьироваться в зависимости от конкретного химического состава литий-ионного аккумулятора и конструкции аккумулятора.

Например, литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4), как правило, имеют более длительный срок службы, чем другие распространенные литий-ионные батареи. Правильное управление, например, предотвращение полной разрядки и чрезмерной скорости зарядки, может еще больше увеличить срок службы литий-ионных батарей.

Заключение

Хотя и свинцово-кислотные, и литий-ионные аккумуляторы имеют свои преимущества и области применения, литий-ионные аккумуляторы обычно обеспечивают более длительный срок службы. Этот более длительный срок службы в сочетании с более высокой плотностью энергии и снижением стоимости привел к их широкому распространению в различных современных приложениях, включая смартфоны, ноутбуки и электромобили.