[Instructies] Uitgebreide gids voor de levensduur van LifePo4 Battery

lithium-ionbatterij(Li-ion) wordt steeds populairder nu de wereld overstapt 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, wat betreft hun levensduur.

inhoudsopgave

• Deel 1. Wat is een lithium-ionbatterij?
• Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?
• Deel 3. Factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen 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 te investeren in lithium-ionbatterijen?

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, een hoger rendement en een hogere energiedichtheid, lagere onderhoudsvereisten, een grotere veiligheid en milieuvriendelijkheid. Deze eigenschappen maken ze ideaal voor off-grid energiesystemen, toepassingen met hoog vermogen en mobiele oplossingen.

Lithium-ionaccu's worden vaak gebruikt als startaccu's in voertuigen vanwege hun hoge energiedichtheid en lage gewicht. Ze zijn uitermate geschikt voor deze toepassing, omdat ze gedurende een korte tijd een hoge stroom kunnen leveren om de motor te starten. Lithium-ionbatterijen die als startaccu worden gebruikt, hebben echter doorgaans een lage capaciteit en mogen niet te ver worden ontladen om schade te voorkomen.

LiFePO4-accu's zijn daarentegen ideaal als deep cycle-accu's. LiFePO4-batterijen hebben een langere cycluslevensduur dan lithium-ionbatterijen en bieden gedurende een langere periode hoge prestaties.

Deel 2. Hoe lang gaan lithium-ionbatterijen mee?

Standaard lithium-ionbatterijen hebben een gemiddelde levensduur van 2-3 jaar, afhankelijk van het gebruik. Met het juiste onderhoud en het opvolgen 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 vermijden en hun levensduur te verlengen.

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

Een belangrijk voordeel van LiFePO4-accu's is dat ze meer laad- en ontlaadcycli aankunnen. Standaard lithium-ionbatterijen kunnen 500-1.000 cycli aan, terwijl LiFePO4-batterijen tot 2 cycli aankunnen.000 cycli, waardoor ze op de lange termijn een duurzamere en kosteneffectievere oplossing zijn. Timeusb LiFePO4-accu's kunnen tussen de 4.000 en 15.000 cycli aan en hebben een levensduur van meer dan 10 jaar. Hierdoor zijn ze een ideale vervanging voor loodzuuraccu's. De levensduur bedraagt ​​4.000 tot 15.000 cycli, waardoor ze een ideale vervanging zijn voor loodzuuraccu's. Bovendien zijn LiFePO4-batterijen veiliger dan conventionele lithium-ionbatterijen, omdat ze door hun chemische samenstelling minder snel oververhit raken of exploderen.

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

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

Op basis van het onderzoek naar de factoren die de levensduur van lithium-ionbatterijen beïnvloeden, kunnen de volgende factoren worden genoemd die de levensduur van lithium-ionbatterijen kunnen beïnvloeden.

3.1 Tijdens opslag

1) Temperatuur

De belangrijkste oorzaak van capaciteitsverlies in batterijen tijdens opslag is temperatuur. Hogere temperaturen versnellen de thermische ontleding van elektroden en elektrolyten.

Naarmate de elektrolyt ontleedt, neemt de dikte van de film op de grensvlak van de vaste elektrolyt (SEI) op de anode toe. Hierdoor worden lithiumionen verbruikt, neemt de interne weerstand toe en neemt de capaciteit van de batterij af. Bij deze ontleding ontstaan ​​ook gassen die de interne druk verhogen en een veiligheidsrisico vormen. Zoals weergegeven in tabel 3.1, verliezen lithium-ionbatterijen die in dezelfde laadtoestand (40%) en bij verschillende temperaturen worden bewaard, in de loop van een jaar verschillende hoeveelheden capaciteit.

De degradatie van batterijen neemt toe naarmate de temperatuur stijgt, waarbij extreme temperaturen het capaciteitsverlies aanzienlijk versnellen. Bijvoorbeeld, een temperatuurstijging van 0°C naar 25°C resulteert 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 vormen een zware belasting voor lithium-ionbatterijen en kunnen de levensduur ervan aanzienlijk verkorten. Om de levensduur van de batterijen te verlengen, wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen te bewaren bij temperaturen tussen 5°C en 20°C.

2) Laadtoestand (SOC)

Zoals weergegeven in figuur 3.2, neemt de open circuitspanning (OCV) van een lithium-ionbatterij toe naarmate de laadtoestand (SOC) toeneemt. Hoe hoger de SOC van de batterij, hoe hoger de OCV tijdens opslag. Een toename van OCV leidt echter tot groei van de vaste elektrolytinterface (SEI) en oxidatie van de elektrolyt, wat resulteert in capaciteitsverlies en een 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 stijgt, neemt de resterende capaciteit van de Li-ion-accu sneller af.

Figuur 3.3

Om degradatie van de batterij te minimaliseren en de levensduur te verlengen, wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen op te slaan bij een gemiddelde SOC-waarde.Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen op te laden of te ontladen tot ongeveer 50% SOC voordat u ze opbergt.

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 bijvoorbeeld bij 30 °C werkt, heeft een 20% kortere levensduur, en bij 45 °C is de levensduur gehalveerd vergeleken met een batterij die bij 20 °C werkt.

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

De ontlaadcapaciteit van lithium-polymeerbatterijen 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 lithium-ionbatterijen bij lage temperaturen (onder de 15°C) kan de achteruitgang van de batterijprestaties versnellen, omdat het de inbedding van lithium-ionen vertraagt ​​en er lithiumplating optreedt, waardoor de interne weerstand toeneemt en de ontlaadcapaciteit verder afneemt.

Figuur 3.4

Om de levensduur en prestaties van lithium-ionbatterijen te maximaliseren, wordt aanbevolen om ze 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 de ontlading

De ontladingsdiepte (DOD) heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van lithium-ionbatterijen. Een diepere ontlading creëert druk in de batterij en beschadigt de negatieve elektrodepositie, wat het capaciteitsverlies versnelt en het risico op schade aan de batterij vergroot. Zoals weergegeven in figuur 3.5, leiden diepere ontladingscycli tot 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. Dit resulteert in de kortste levensduur van de batterij bij continu gebruik. Om het capaciteitsverlies tot een minimum te beperken, wordt aanbevolen de batterijen zo te gebruiken dat volledige ontlading wordt vermeden. Gedeeltelijk ontladen en opladen van lithium-ionbatterijen kan helpen hun levensduur te verlengen.

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

3) Laadspanning

lithium-ionbatterijen kunnen met hogere spanningen worden opgeladen om een ​​hogere capaciteit en langere gebruiksduur te bereiken.Het wordt echter afgeraden om de batterij volledig op te laden, omdat dit lithiumcoating kan veroorzaken. Dit 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). Hieruit blijkt 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. Een verlaging van de laadspanning met 70 mV vermindert de totale capaciteit met ongeveer 10%.

Uit tabel 3.2 blijkt dat de langste levensduur (2400-4000 cycli) wordt bereikt bij een laadspanning van 3,90 V en dat deze bij elke verhoging van de laadspanning met 0,10 V in het bereik van 3,90 V tot 4,30 V halveert.

Tabel 3.2

Om ernstige verslechtering van de prestaties van lithium-ionbatterijen te voorkomen Om dit te voorkomen, moeten ze worden opgeladen met een spanning lager dan 4,10 V. Een lagere laadspanning kan de levensduur van de accu verlengen, maar verkort de gebruiksduur. Daarnaast moeten ontlaadspanningen lager 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-accu's af, omdat deze niet voldoende spanning levert voor een goede lading.

De aanbevolen laadspanningen variëren afhankelijk van het type deep cycle batterijsysteem. 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 kunnen de levensduur aanzienlijk verkorten en veiligheidsrisico's zoals brand of explosie opleveren. Er moet dus voorzichtig mee worden omgegaan.

4) Laadstroom/laadsnelheid

Lithium-ionbatterijen hebben bij een hoog C-gehalte te maken met een aantal negatieve effecten, waaronder een hogere interne weerstand, minder beschikbare energie, veiligheidsproblemen en onomkeerbaar capaciteitsverlies.

Het belangrijkste gevolg van hoge laadsnelheden is de afzetting van lithium. Wanneer een lithiumionbatterij met een hoge stroomsterkte wordt opgeladen, vindt er een snelle migratie van lithiumionen plaats, 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 laadstatus (SOC).

Het afgezette lithium vormt een dendritische structuur die de zelfontlading van de batterij versnelt en in ernstige gevallen kan leiden tot kortsluiting en mogelijk 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 temperatuur de accu overbelasten. Dit kan schade veroorzaken en het capaciteitsverlies versnellen.

5) Regelmatig fietsen

Regelmatige cycli van lithium-ionbatterijen, vooral vier of meer keer per dag, leiden tot mechanische spanning en bevorderen de groei van een vaste elektrolyt-tussenlaag (SEI).

Li-ionbatterijen verliezen reactieve lithiumplaatsen op de elektroden bij zowel de kathode als de anode bij elke cyclus, waardoor de capaciteit van de batterij afneemt. De accumulatie van de SEI-laag verhoogt de interne weerstand van de batterij, waardoor de elektronische geleidbaarheid en laadcapaciteit afnemen.

De verdikking van de SEI-laag, gecombineerd met de afname van lithium-responsieve plekken en andere chemische veranderingen in de cel, kan leiden tot capaciteitsverlies en uiteindelijk tot celfalen. Hoewel er weinig specifiek onderzoek naar dit onderwerp is gedaan, wordt algemeen aangenomen dat een hoge cyclusfrequentie de degradatie van de batterij versnelt vanwege de hogere temperaturen die ontstaan ​​door frequent gebruik.

Continue cyclus van lithium-ionbatterijen zonder voldoende afkoeltijd kan er chemische stress ontstaan, wat kan resulteren in ontleding van de elektrolyt en de elektroden.

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

Om de levensduur van uw lithium-ionbatterijen te verlengen, volgt u deze richtlijnen:

1. Zorg voor de juiste temperatuur: Hoge temperaturen kunnen de levensduur van de batterijen verkorten. Het wordt aanbevolen om lithium-ionbatterijen te bewaren of te gebruiken binnen een geschikt temperatuurbereik van 5°C tot 20°C. 2. Gedeeltelijke ontlading en lading: Gedeeltelijke ontlading en lading wordt aanbevolen.

2. Gedeeltelijke ontlading en herlading:Door lithium-ionbatterijen gedeeltelijk te ontladen en opnieuw op te laden (in plaats van een volledige cyclus) kunt u de levensduur ervan verlengen. Vermijd diepe ontladingen boven 50% DOD om de levensduur van de batterij te verlengen.
3. Handhaaf gematigde SOC-waarden: Extreme SOC-waarden kunnen leiden tot capaciteitsverlies en een kortere levensduur van de batterij. Als u lithium-ionbatterijen gebruikt 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 u ze niet gebruikt: Houd de SOC van lithium-ionbatterijen in stand tot ongeveer 50% wanneer ze niet worden gebruikt en bescherm ze tegen extreme temperaturen en vochtigheid.

6. Vermijd snel opladen en ontladen: Bij snel opladen of ontladen ontstaat er overmatige hitte, waardoor de interne componenten van de batterij op den duur beschadigd kunnen raken en de levensduur ervan kan worden verkort.

7. Gebruik een OEM-lader: Door een OEM-lader te gebruiken die speciaal is ontworpen voor lithium-ionbatterijen, weet u zeker dat ze de juiste spanning en stroom krijgen. Zo voorkomt u schade en verlengt u de levensduur. Timeusb biedt de juiste lader voor LiFePO4-batterijenom ervoor te zorgen dat LiFePO4-lithium-accu's correct worden opgeladen.

Deel 5. Veelgestelde vragen over lithium-ionbatterijen

1eHoe lang gaan lithium-autoaccu's mee?

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

De levensduur van de batterij is echter afhankelijk van factoren zoals de gebruiksfrequentie van het voertuig, oplaadgewoonten, omgevingstemperatuur en rijstijl. Om de levensduur en prestaties van de batterij te maximaliseren, is het belangrijk dat u de richtlijnen van de fabrikant voor het onderhouden en opladen van de batterij opvolgt.

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

Hoe lang u een lithium-ionbatterij kunt gebruiken zonder deze op te laden, hangt af van verschillende factoren, zoals de capaciteit van de batterij, het apparaat dat ermee wordt gevoed en het stroomverbruik van het apparaat. Gemiddeld kunnen de meeste lithium-ionbatterijen 2 tot 10 jaar worden gebruikt zonder opnieuw op te laden, afhankelijk van de opslagomstandigheden. Deze tijdsperiode kan echter variëren, afhankelijk van de temperatuur, het gebruikspatroon en de opslagomstandigheden. Om de levensduur te maximaliseren, is het belangrijk om ze op de juiste manier op te bergen en de aanbevolen laadstatus (SOC) te handhaven. Zelfs als ze niet in gebruik zijn, 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 als veiliger beschouwd dan conventionele lithium-ionbatterijen (Li-Ion) vanwege hun grotere chemische stabiliteit. Deze stabiliteit zorgt ervoor dat ze minder gevoelig zijn voor oververhitting, thermische ontregeling en andere veiligheidsproblemen.

LiFePO4-accu's hebben een lager risico op thermische ontlading omdat ze een lagere interne weerstand hebben. Hierdoor wordt er minder warmte gegenereerd en is de kans op schade aan de accu of een explosie kleiner. Ze zijn bovendien thermisch stabieler en kunnen hoge temperaturen weerstaan ​​zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit of de capaciteit verloren gaat. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen waarbij een continue en betrouwbare stroombron vereist is.

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

Lithium-ionbatterijen zijn verouderd loodzuuraccu's duidelijk superieur. Ze zijn lichter, hebben een hoger vermogen en een lagere zelfontlading. Ze vergen bovendien minder onderhoud en gaan langer mee. De initiële kosten zijn wellicht hoger, maar de totale besparing is aanzienlijk. Lithium-ionbatterijen worden daarom als een waardevolle investering beschouwd, omdat ze een betrouwbare en onderhoudsarme oplossing bieden voor het opslaan van grote hoeveelheden energie. Dit is vooral handig wanneer de energie het hardst nodig is.