[Gids] Uitgebreide gids voor de levensduur van LiFePO4-batterijen

Lithium-ionbatterij(Li Ion) wordt steeds populairder nu de wereld overgaat op schone en duurzame energie. Deze batterijen staan ​​bekend om hun hoge energiedichtheid en lange levensduur en hebben een revolutie teweeggebracht in de industrie. Veel gebruikers vragen zich echter vaak af: “Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?” In dit artikel onderzoeken we deze vraag en onderzoeken we hoe LiFePO4-batterij, een geavanceerd type lithium-ionbatterij, presteert goed wat betreft levensduur.

Inhoudsopgave

• Deel 1. Wat is een lithium-ionbatterij?
• Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?
• Deel 3. Factoren die de levensduur van een lithium-ionbatterij beïnvloeden
• 3.1 Tijdens opslag
• 3.2 Tijdens het fietsen
• Deel 4. Manieren om de levensduur van lithium-ionbatterijen te verlengen
• Deel 5. Veelgestelde vragen over lithium-ionbatterijen
• Deel 6. Is het de moeite waard om in lithium-ionbatterijen te investeren?

Deel 1. Wat is een lithium-ionbatterij?

Lithium-ionbatterij, inclusief Lithium-ijzerfosfaatbatterij (LiFePO4), zijn oplaadbaar en gebruiken lithiumionen als hoofdbestanddeel van de elektrolyt. LiFePO4-batterijen bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere batterijtypen, zoals: B. een langere levensduur, hoger rendement en hogere energiedichtheid, minder onderhoud, meer veiligheid en milieuvriendelijkheid. Deze kenmerken maken ze ideaal voor off-grid off-grid energiesystemen, hoogwaardige toepassingen en mobiele oplossingen.

Vanwege hun hoge energiedichtheid en lage gewicht worden lithium-ionbatterijen vaak gebruikt als startaccu in voertuigen. Ze zijn zeer geschikt voor deze toepassing omdat ze gedurende korte perioden een hoge stroom kunnen leveren om de motor te starten. Lithium-ionbatterijen die als startbatterijen worden gebruikt, hebben echter doorgaans een lage capaciteit en mogen niet te diep worden ontladen om schade te voorkomen.

LiFePO4-batterijen zijn daarentegen ideaal als deep-cycle-batterijen. LiFePO4-batterijen hebben een langere levensduur dan lithium-ionbatterijen  en bieden hoge prestaties over een langere periode.

Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?

Standaard lithium-ionbatterijen hebben een gemiddelde levensduur van 2-3 jaar, afhankelijk van het gebruik. Met de juiste zorg en het volgen van de instructies van de fabrikant kan de levensduur worden verlengd tot vijf jaar. Lithium-ionbatterijen zijn temperatuurgevoelig en hoge temperaturen kunnen hun levensduur aanzienlijk verkorten. Daarom is het belangrijk om lithium-ionbatterijen op een koele, droge plaats te bewaren om hoge temperaturen te voorkomen en hun levensduur te verlengen.

LiFePO4-batterijen zijn een geavanceerder en duurzamer type lithium-ionbatterij die steeds populairder wordt in de industrie. Deze batterijen hebben een langere levensduur dan standaard lithium-ionbatterijen, tot wel 10 jaar of langer. Bovendien zijn LiFePO4-batterijen zeer stabiel en veilig en vormen ze een betrouwbaardere en duurzamere oplossing voor off-grid voedingen en mobiele toepassingen.

Een belangrijk voordeel van LiFePO4-batterijen is dat ze meer laad- en ontlaadcycli aankunnen. Terwijl standaard lithium-ionbatterijen tot 500-1.000 cycli meegaan, kunnen LiFePO4-batterijen tot 2 keer meegaan.000 cycli, waardoor ze op de lange termijn een duurzamere en kosteneffectievere oplossing zijn. Timeusb LiFePO4-batterijen zijn bestand tegen tussen de 4.000 en 15.000 cycli en hebben een levensduur van meer dan 10 jaar, waardoor ze een ideale vervanger zijn voor loodzuurbatterijen. De levensduur ligt tussen de 4.000 en 15.000 cycli, waardoor ze een ideale vervanger zijn voor loodzuuraccu’s. Bovendien zijn LiFePO4-batterijen veiliger dan conventionele lithium-ionbatterijen, omdat ze door hun chemie minder snel oververhit raken of exploderen.

Timeusb biedt hoogwaardige LiFePO4-batterijen die zijn ontworpen voor een lange levensduur, efficiëntie en duurzaamheid. We bieden een breed scala aan batterijformaten en -capaciteiten voor een verscheidenheid aan off-grid en mobiele toepassingen. We zijn trots op de kwaliteit en duurzaamheid van onze batterijen en testen ze grondig om de tevredenheid van onze klanten te garanderen.

Deel 3. Factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen beïnvloeden

Gebaseerd op de studie van de factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen beïnvloeden, zijn de volgende factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen kunnen beïnvloeden.

3.1 Tijdens opslag

1) Temperatuur

De belangrijkste oorzaak van capaciteitsverlies in batterijen tijdens opslag is de temperatuur, waarbij hogere temperaturen de thermische afbraak van elektroden en elektrolyten versnellen.

Naarmate de elektrolyt ontleedt, neemt de dikte van de film aan het vaste elektrolytgrensvlak (SEI) op de anode toe, waardoor lithiumionen worden verbruikt, de interne weerstand toeneemt en de batterijcapaciteit afneemt. Bij deze ontleding ontstaan ​​ook gassen die de interne druk verhogen en een veiligheidsrisico vormen. Zoals blijkt uit Tabel 3.1 verliezen lithium-ionbatterijen die bij dezelfde laadtoestand (40%) en bij verschillende temperaturen worden bewaard, in de loop van een jaar verschillende hoeveelheden capaciteit.

De degradatie van de batterij neemt toe naarmate de temperatuur stijgt, waarbij extreme temperaturen het capaciteitsverlies aanzienlijk versnellen. Een temperatuurstijging van 0°C naar 25°C resulteert bijvoorbeeld in een capaciteitsverlies van slechts 2%, terwijl een stijging van 20°C van 40°C naar 60°C resulteert in een capaciteitsverlies van 10%.

Tabel 3.1

Temperaturen boven de 30°C zijn zeer belastend voor lithium-ionbatterijen en kunnen de levensduur van de batterij aanzienlijk verkorten. Om de levensduur van de batterij te verlengen, wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen te bewaren bij temperaturen tussen 5°C en 20°C.

2) Laadstatus (laadstatus, SOC)

Zoals weergegeven in figuur 3.2 neemt de nullastspanning (OCV) van een lithium-ionbatterij toe naarmate de laadtoestand (SOC) toeneemt. Hoe hoger de SOC van de accu, hoe hoger de OCV tijdens opslag. Een toename van de OCV leidt echter tot de groei van het vaste elektrolytgrensvlak (SEI) en oxidatie van de elektrolyt, wat resulteert in capaciteitsverlies en verhoogde interne weerstand (IR).

Figuur 3.2

Figuur 3.3 toont de verschillende degradatiesnelheden van lithium-ionbatterijen na tien jaar opslag bij verschillende SOC-waarden. Naarmate de SOC-waarde toeneemt, neemt de resterende capaciteit van de Li-ion-accu sneller af.

Figuur 3.3

Om de achteruitgang van de batterij te minimaliseren en de levensduur van de batterij te verlengen, wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen op een gemiddeld SOC-niveau te bewaren.Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen vóór opslag op te laden of te ontladen tot ongeveer 50% SOC.

3.2 Tijdens het fietsen

1) Temperatuur:

Hoewel het gebruik van een accu bij hogere temperaturen de prestaties tijdelijk kan verbeteren, kan langdurig rijden bij hoge temperaturen de levensduur van de accu verkorten. Een batterij die bij 30°C werkt, heeft bijvoorbeeld een 20% kortere levensduur, en bij 45°C wordt de levensduur gehalveerd vergeleken met een batterij die bij 20°C werkt.

De fabrikant adviseert een nominale bedrijfstemperatuur van 27°C om de prestaties van de batterij te optimaliseren. Aan de andere kant verhogen zeer lage temperaturen de interne weerstand en verminderen de ontladingscapaciteit. Een accu die bij 27°C een capaciteit van 100% heeft, heeft bij -18°C slechts een capaciteit van 50%.

De ontladingscapaciteit van de lithium-polymeerbatterij varieert met de temperatuur en is lager bij lage temperaturen (0°C, -10°C, -20°C) dan bij hoge temperaturen (25°C, 40°C, 60°C). Het opladen van lithiumionbatterijen bij lage temperaturen (onder 15 °C) kan de achteruitgang van de batterijprestaties versnellen door de inbedding van lithiumionen te vertragen en lithiumplating te veroorzaken, waardoor de interne weerstand toeneemt en de ontladingscapaciteit verder wordt verminderd.

Figuur 3.4

Om de levensduur en prestaties van lithium-ionbatterijen te maximaliseren, wordt aanbevolen deze bij gematigde temperaturen te gebruiken. Voor een maximale levensduur is een temperatuur van 20°C of iets lager optimaal. Om de levensduur van de batterij te maximaliseren, adviseert de fabrikant echter een iets hogere temperatuur van 27 °C.

2) Diepte van ontlading

De ontladingsdiepte (DOD) heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van lithiumionbatterijen. Een diepere ontlading creëert druk in de batterij en beschadigt de positie van de negatieve elektrode, waardoor het capaciteitsverlies wordt versneld en het risico op batterijschade toeneemt. Zoals weergegeven in Figuur 3.5 resulteren diepere ontladingscycli in een kortere levensduur van de batterij.

Figuur 3.5

Een ontladingsdiepte van meer dan 50% wordt diepe ontlading genoemd. Wanneer de spanning van een lithium-ionbatterij daalt van 4,2 V naar 3,0 V, is ongeveer 95% van de energie verbruikt, wat resulteert in de kortste levensduur van de batterij bij continu gebruik. Om capaciteitsverlies te minimaliseren, wordt aanbevolen om batterijen te gebruiken om volledige ontlading te voorkomen. Het gedeeltelijk ontladen en opladen van lithium-ionbatterijen  kan helpen hun levensduur te verlengen.

Fabrikanten beoordelen batterijen doorgaans op basis van de 80% ontladingsdiepte (DOD), wat betekent dat slechts 80% van de beschikbare energie wordt gebruikt tijdens het gebruik en de resterende 20% wordt opgeslagen om de levensduur van de batterij te verlengen. Hoewel een lage DOD de levensduur kan verlengen, kan een te lage DOD resulteren in onvoldoende looptijd en het onvermogen van de batterij om bepaalde taken uit te voeren. Voor een optimale levensduur en prestatie wordt voor lithiumionbatterijen een DOD-waarde van ongeveer 50% aanbevolen.

3) Laadspanning

Lithium-ionbatterijen  kan worden opgeladen met hogere spanningen om een ​​hoge capaciteit en langere looptijden te bereiken.Het wordt echter niet aanbevolen om de batterij volledig op te laden, omdat dit lithiumplating kan veroorzaken, wat kan leiden tot capaciteitsverlies, mogelijke schade aan de batterij en een verhoogd risico op brand of explosie.

Figuur 3.6

Figuur 3.6 illustreert het capaciteitsverlies bij hoge laadspanningen (4,2 V/cel) en laat zien dat hoe hoger de spanning en hoe korter de levensduur, hoe sneller het capaciteitsverlies optreedt. Voor optimale capaciteit en veiligheid is de aanbevolen laadspanning 4,2V. Het verlagen van de laadspanning met 70 mV vermindert de totale capaciteit met ongeveer 10%.

Tabel 3.2 laat zien dat de langste levensduur (2400-4000 cycli) wordt bereikt bij een laadspanning van 3,90 V en wordt gehalveerd voor elke stijging van de laadspanning met 0,10 V in het bereik van 3,90 V tot 4,30 V.

Tabel 3.2

Een ernstige verslechtering van de prestaties van lithium-ionbatterijen veroorzaken  Om dit te voorkomen, moeten ze worden opgeladen met een spanning van minder dan 4,10 V. Hoewel een lagere laadspanning de levensduur van de accu kan verlengen, verkort het ook de looptijd. Bovendien moeten ontlaadspanningen van minder dan 2,5 V per cel worden vermeden, en is een laadspanning van 3,92 V optimaal voor een maximale cyclustijd. Om deze reden raadt Timeusb het gebruik van een standaard loodzuurlader voor LiFePO4-batterijen niet aan, omdat deze niet voldoende spanning levert voor een goede oplaadbeurt.

Aanbevolen laadspanningen variëren afhankelijk van het type diepe cyclus  batterij systeem. Voor elektronische apparaten zoals laptops en mobiele telefoons wordt een hogere spanningsdrempel gebruikt om de levensduur van de batterij te maximaliseren. Grote energieopslagsystemen voor satellieten of elektrische voertuigen gebruiken daarentegen lagere spanningsdrempels om de levensduur van de batterij te verlengen. Ongeacht de toepassing kan het overladen van lithium-ionbatterijen voorkomen  hun levensduur aanzienlijk verkorten en veiligheidsrisico's zoals brand of explosies met zich meebrengen. Daarom moet er voorzichtig mee worden omgegaan.

4) Laadstroom/laadsnelheid

Lithium-ionbatterijen worden bij hoge C-waarden geconfronteerd met een aantal negatieve gevolgen, waaronder een verhoogde interne weerstand, verminderde beschikbare energie, veiligheidsproblemen en onomkeerbaar capaciteitsverlies.

Het belangrijkste gevolg van hoge laadsnelheden is de afzetting van lithium. Het opladen van een lithiumionbatterij met een hoge stroomsterkte resulteert in een snelle migratie van lithiumionen, die zich ophopen op het anodeoppervlak en lithiummetaal vormen. Dit probleem wordt verergerd wanneer de batterij snel wordt opgeladen bij lage temperaturen of bij een hoge laadtoestand (SOC).

Het afgezette lithium vormt een dendritische structuur die de zelfontlading van de batterij vergroot en in ernstige gevallen kan leiden tot kortsluiting en mogelijke brand. Bovendien veroorzaken hoge laad- en ontlaadstromen een groter energieverlies vanwege de interne weerstand, die energie omzet in warmte. Als de laadstromen de aanbevolen waarden voor een accu overschrijden, kan de verhoogde temperatuur de accu belasten, waardoor schade ontstaat en het capaciteitsverlies wordt versneld.

5) Frequent fietsen

Regelmatig fietsen van lithium-ionbatterijen, vooral vier of meer keer per dag, resulteert in mechanische belasting en bevordert de groei van een vaste elektrolyt-tussenlaag (SEI).

Li-ionbatterijen verliezen bij elke cyclus reactieve lithiumplaatsen op de elektroden op zowel de kathode als de anode, waardoor de capaciteit van de batterij afneemt. De ophoping van de SEI-laag verhoogt de interne weerstand van de batterij, waardoor de elektronische geleidbaarheid wordt verminderd laadvermogen.

De verdikking van de SEI-laag, samen met de vermindering van het aantal op lithium reagerende plaatsen en andere chemische veranderingen in de cel, kan leiden tot capaciteitsverlies en uiteindelijk celfalen. Hoewel er weinig specifiek onderzoek naar dit onderwerp bestaat, wordt algemeen aangenomen dat een hoge cyclusfrequentie de achteruitgang van de batterij versnelt als gevolg van de hogere temperaturen die worden veroorzaakt door veelvuldig gebruik.

Constante cyclus van lithium-ionbatterijen  zonder voldoende afkoeltijd kan dit leiden tot chemische stress, wat kan resulteren in ontleding van het elektrolyt en de elektroden.

Deel 4. Manieren om de levensduur van lithium-ionbatterijen te verlengen

Volg de volgende richtlijnen om de levensduur van uw lithium-ionbatterijen te verlengen:

1. Zorg voor de juiste temperatuur: Hoge temperaturen kunnen de levensduur van de batterij verkorten. Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen op te slaan of te gebruiken binnen een geschikt temperatuurbereik van 5°C tot 20°C. 2. Gedeeltelijk ontladen en opladen: Gedeeltelijk ontladen en opladen wordt aanbevolen.

2. Gedeeltelijk ontladen en opladen:Het gedeeltelijk ontladen en opnieuw opladen (in plaats van een volledige cyclus) van lithium-ionbatterijen kan hun levensduur verlengen. Vermijd diepe ontladingen boven 50% DOD om de levensduur van de batterij te verlengen.
3. Handhaaf gematigde SOC-niveaus: Extreme SOC-niveaus kunnen leiden tot capaciteitsverlies en een kortere levensduur van de batterij. Als u lithium-ionbatterijen heeft  Door de SOC op een gematigd niveau te houden, kunt u degradatie minimaliseren en de levensduur van de batterij verlengen.

4. Vermijd hoge temperaturen: Hoge temperaturen tijdens gebruik of opslag kunnen de dikte van de SEI vergroten en oxidatie van de elektrolyt veroorzaken, wat resulteert in capaciteitsverlies en een kortere levensduur van de batterij.

5. Bewaar batterijen op de juiste manier wanneer ze niet in gebruik zijn: Behoud de SOC van lithiumionbatterijen  op ongeveer 50% wanneer niet in gebruik en bescherm tegen extreme temperaturen en vochtigheid.

6. Vermijd snel opladen en ontladen: Snel opladen of ontladen genereert overmatige hitte, die na verloop van tijd de interne componenten van de batterij kan beschadigen en de levensduur ervan kan verkorten.

7. Gebruik een OEM-oplader: Het gebruik van een OEM-lader die speciaal is ontworpen voor lithium-ionbatterijen zorgt ervoor dat ze de juiste spanning en stroom ontvangen, waardoor schade wordt voorkomen en hun levensduur wordt verlengd. Timeusb-aanbiedingen de juiste oplader voor LiFePO4-batterijenom ervoor te zorgen dat LiFePO4-lithiumbatterijen correct worden opgeladen.

Deel 5. Veelgestelde vragen over lithium-ionbatterijen

1.Hoe lang gaan lithiumautobatterijen mee?

De levensduur van lithiumbatterijen in auto's hangt af van een aantal factoren, waaronder de kwaliteit van de batterij, gebruikspatronen en omgevingsomstandigheden. Over het algemeen kan een goed onderhouden lithium-autoaccu 8 tot 10 jaar of langer meegaan.

De levensduur van de batterij is echter afhankelijk van factoren zoals de frequentie van het voertuiggebruik, het oplaadgedrag, de omgevingstemperatuur en de rijstijl. Om de levensduur en prestaties van de batterij te maximaliseren, is het belangrijk om de richtlijnen van de fabrikant voor batterijonderhoud en opladen te volgen.

2. Hoe lang kunnen lithium-ionbatterijen worden gebruikt zonder op te laden?

Hoe lang een lithium-ionbatterij kan worden gebruikt zonder op te laden, hangt af van factoren zoals de capaciteit van de batterij, het apparaat dat deze van stroom voorziet en het stroomverbruik van het apparaat. Gemiddeld kunnen de meeste lithium-ionbatterijen tussen de 2 en 10 jaar worden gebruikt zonder op te laden, afhankelijk van de opslagomstandigheden. Deze periode kan echter variëren afhankelijk van de temperatuur, het gebruikspatroon en de bewaaromstandigheden. Om de levensduur te maximaliseren, is het belangrijk om ze op de juiste manier op te slaan en de aanbevolen laadstatus (SOC) te behouden. Zelfs als ze niet worden gebruikt, verliezen lithium-ionbatterijen geleidelijk hun lading en moeten ze mogelijk vóór gebruik worden opgeladen.

4. Zijn LiFePO4-batterijen veiliger dan lithium-ionbatterijen?

Ja, lithium-ionbatterijen (LiFePO4 of LFP) worden vanwege hun grotere chemische stabiliteit als veiliger beschouwd dan conventionele lithium-ionbatterijen (Li-Ion). Deze stabiliteit maakt ze minder gevoelig voor oververhitting, thermische overstroming en andere veiligheidsproblemen.

LiFePO4-batterijen hebben een lager risico op thermische overstroming omdat ze een lagere interne weerstand hebben, waardoor minder warmte wordt gegenereerd en de kans op batterijschade of explosie wordt verkleind. Ze zijn ook thermisch stabieler en zijn bestand tegen hoge temperaturen zonder dat de prestaties of capaciteit afnemen, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die een duurzame en betrouwbare stroombron vereisen.

Deel 6. Is het de moeite waard om in lithium-ionbatterijen te investeren?

Lithium-ionbatterijen zijn verouderd Loodzuurbatterijen duidelijk superieur. Ze zijn lichter, hebben een hoger vermogen en een lagere zelfontlading. Bovendien vergen ze minder onderhoud en gaan ze langer mee. De initiële kosten kunnen hoger zijn, maar de totale besparingen zijn aanzienlijk. Daarom worden lithium-ionbatterijen als een waardevolle investering beschouwd, omdat ze een betrouwbare en onderhoudsarme oplossing vormen voor het opslaan van grote hoeveelheden energie, wat vooral nuttig is wanneer deze het meest nodig is.