[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 zullen we deze vraag onderzoeken en bekijken hoe LiFePO4-batterij, een geavanceerd type lithium-ionbatterij, wat betreft hun levensduur.

Inhoudsopgave

• Deel 1. Wat is een lithiumionbatterij?
• Deel 2. Hoe lang gaan lithiumionbatterijen mee?
• Deel 3. Factoren die de levensduur van lithiumionbatterijen 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 lithiumionbatterijen
• Deel 6. Is het de moeite waard om te investeren in lithium-ionbatterijen?

Deel 1. Wat is een lithiumionbatterij?

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, bijvoorbeeld: B. een langere levensduur, hoger rendement en hogere energiedichtheid, lagere onderhoudskosten, grotere veiligheid en milieuvriendelijkheid. Dankzij deze eigenschappen zijn ze ideaal voor off-grid energiesystemen, toepassingen met hoge prestaties 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 ontladen worden om schade te voorkomen.

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

Deel 2. Hoe lang gaan lithiumionbatterijen mee?

Standaard lithiumionbatterijen hebben een gemiddelde levensduur van 2 tot 3 jaar, afhankelijk van het gebruik. Bij goed onderhoud en het opvolgen van de instructies van de fabrikant kan de levensduur met vijf jaar worden verlengd. Lithium-ionbatterijen zijn temperatuurgevoelig en hoge temperaturen kunnen hun levensduur aanzienlijk verkorten. Daarom is het belangrijk om lithiumionbatterijen op een koele, droge plaats te bewaren om hoge temperaturen te vermijden en de levensduur ervan te verlengen.

LiFePO4-accu's zijn een geavanceerder en duurzamer type lithiumionaccu's die steeds populairder worden in de sector. Deze batterijen hebben een langere levensduur dan standaard lithiumionbatterijen, tot wel 10 jaar of meer. 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 meegaan, maar LiFePO4-batterijen gaan tot 2.000 cycli mee. Hierdoor vormen ze op de lange termijn een duurzamere en kosteneffectievere oplossing. Timeusb LiFePO4-batterijen gaan 4 uur mee.Ze kunnen 1.000 tot 15.000 cycli doorstaan ​​en hebben een levensduur van meer dan 10 jaar. Daarmee 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 lithiumionbatterijen, 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 garanderen.

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

Op basis van het onderzoek naar factoren die de levensduur van lithiumionbatterijen beïnvloeden, kunnen de volgende factoren worden genoemd die van invloed kunnen zijn op de levensduur van lithiumionbatterijen.

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.

Door de ontleding van de elektrolyt neemt de dikte van de filmlaag aan de grensvlak van de vaste elektrolyt (SEI) op de anode toe. Hierdoor worden lithiumionen verbruikt, neemt de inwendige weerstand toe en neemt de capaciteit van de batterij af. Bij deze ontleding komen ook gassen vrij die de interne druk verhogen en een veiligheidsrisico vormen. Zoals weergegeven in tabel 3.1, verliezen lithiumionbatterijen die met dezelfde laadtoestand (40%) en bij verschillende temperaturen worden opgeslagen, in de loop van een jaar verschillende hoeveelheden capaciteit.

De degradatie van batterijen neemt toe bij stijgende temperaturen, 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 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 lithiumionbatterijen te bewaren bij temperaturen tussen 5°C en 20°C.

2) Laadtoestand (SOC)

Zoals weergegeven in figuur 3.2, neemt de open circuit voltage (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 de OCV leidt echter tot groei van de vaste-elektrolytinterface (SEI) en oxidatie van de elektrolyt, wat resulteert in capaciteitsverlies en een grotere interne weerstand (IR).

Figuur 3.2

Figuur 3.3 toont de verschillende degradatiesnelheden van lithiumionbatterijen na tien jaar opslag bij verschillende SOC-waarden. Naarmate de SOC-waarde stijgt, neemt de resterende capaciteit van de Li-ionbatterij sneller af.

Figuur 3.3

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

3.2 Tijdens het fietsen

1) Temperatuur:

Hoewel het laten draaien 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 zelfs gehalveerd vergeleken met een batterij die bij 20°C werkt.

Voor optimale batterijprestaties adviseert de fabrikant een nominale bedrijfstemperatuur van 27 °C. Zeer lage temperaturen daarentegen verhogen de interne weerstand en verminderen de ontladingscapaciteit. Een batterij die bij 27°C 100% capaciteit heeft, heeft bij -18°C nog maar 50% capaciteit.

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 (lager dan 15°C) kan de prestatieverslechtering van de batterij versnellen, omdat de inbedding van lithium-ionen dit vertraagt ​​en er lithiumplating optreedt. Hierdoor neemt de interne weerstand toe en neemt de ontlaadcapaciteit verder af.

Figuur 3.4

Om de levensduur en prestaties van lithiumionbatterijen 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 de ontlading

De ontladingsdiepte (DOD) heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van lithiumionbatterijen. Een diepere ontlading creëert druk in de batterij en beschadigt de negatieve elektrodepositie, wat het capaciteitsverlies versnelt en het risico op batterijschade vergroot. 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, wordt 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 lithiumionbatterijen kan hun levensduur verlengen.

Fabrikanten classificeren batterijen doorgaans volgens de formule voor de 80% ontladingsdiepte (DOD), wat betekent dat slechts 80% van de beschikbare energie wordt verbruikt tijdens het gebruik 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 looptijd 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 circa 50% aanbevolen.

3) Laadspanning

Lithium-ionbatterijen kunnen met hogere spanningen worden opgeladen om een ​​hogere capaciteit en langere looptijden te bereiken. Het is echter niet aan te raden de batterij volledig op te laden, omdat er dan lithiumlaagjes kunnen ontstaan. Dit kan leiden tot capaciteitsverlies, mogelijke schade aan de batterij en een verhoogd risico op brand of explosie.

Figuur 3.6

Figuur 3.Figuur 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 prestatieverslechtering van lithiumionbatterijen 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. Voor een maximale levensduur is een laadspanning van 3,92 V optimaal. Om deze reden raadt Timeusb het gebruik van een standaard loodzuurlader voor LiFePO4-accu's af, omdat deze niet voldoende spanning levert voor correct opladen.

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 overladen van lithium-ionbatterijen verkorten de levensduur aanzienlijk en vormen een veiligheidsrisico, bijvoorbeeld brand of explosie. Er moet dus voorzichtig mee worden omgegaan.

4) Laadstroom/laadsnelheid

Lithium-ionbatterijen hebben bij een hoge C-waarde 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 stroom wordt opgeladen, vinden er snelle bewegingen van lithiumionen plaats. Deze ionen verzamelen zich op het anodeoppervlak en vormen lithiummetaal. 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 zelfs 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

Het regelmatig opladen van lithiumionbatterijen, vooral vier of meer keer per dag, leidt tot mechanische belasting en bevordert de groei van een vaste elektrolyt-tussenlaag (SEI).

Li-ionbatterijen verliezen bij elke cyclus reactieve lithiumplekken op de elektroden bij zowel de kathode als de anode, waardoor de capaciteit van de batterij afneemt. Door de ophoping van de SEI-laag neemt de interne weerstand van de batterij toe, waardoor de elektronische geleidbaarheid en de 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 lithiumionbatterijen Zonder voldoende afkoeltijd kan er chemische stress ontstaan, wat kan leiden tot 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 batterijen verkorten. Het wordt aanbevolen om lithiumionbatterijen te bewaren 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. Gedeeltelijke ontlading en herlading:Door lithiumionbatterijen 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 verkorte 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 SEI-dikte 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: Behoud de SOC van lithium-ionbatterijen tot ongeveer 50% wanneer ze niet in gebruik zijn 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 onderdelen 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 deze de juiste spanning en stroom krijgen. Zo voorkomt u schade en wordt de levensduur verlengd. Timeusb biedt de juiste lader voor LiFePO4-batterijenom ervoor te zorgen dat LiFePO4-lithium-accu's correct worden opgeladen.

Deel 5. Veelgestelde vragen over lithiumionbatterijen

1. Hoe lang gaan lithium-autoaccu's mee?

De levensduur van lithiumbatterijen in motorvoertuigen hangt af van een aantal factoren, waaronder de kwaliteit van de batterij, het gebruikspatroon en de omgevingsomstandigheden. Over het algemeen gaat een goed onderhouden lithium-autoaccu 8 tot 10 jaar of langer mee.

De levensduur van de accu hangt echter af 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 lithiumionbatterijen zonder opladen worden gebruikt?

Hoe lang u een lithium-ionbatterij kunt gebruiken zonder deze opnieuw op te laden, hangt af van verschillende factoren, zoals de capaciteit van de batterij, het apparaat dat u ermee voedt en het stroomverbruik van het apparaat. Gemiddeld kunnen de meeste lithiumionbatterijen 2 tot 10 jaar worden gebruikt zonder opladen, afhankelijk van de opslagomstandigheden. Deze tijd kan echter variëren afhankelijk van de temperatuur, het gebruikspatroon en de opslagomstandigheden. Om de levensduur ervan te maximaliseren, is het belangrijk om ze op de juiste manier te bewaren en de aanbevolen laadstatus (SOC) te handhaven. Zelfs als ze niet in gebruik zijn, verliezen lithiumionbatterijen geleidelijk hun lading en moeten ze mogelijk voor gebruik worden opgeladen.

4. Zijn LiFePO4-batterijen veiliger dan lithiumionbatterijen?

Ja, lithiumionbatterijen (LiFePO4 of LFP) worden als veiliger beschouwd dan conventionele lithiumionbatterijen (Li-Ion) vanwege hun grotere chemische stabiliteit. Deze stabiliteit zorgt ervoor dat ze minder gevoelig zijn voor oververhitting, thermische ontregeling en andere veiligheidsproblemen.

Bij LiFePO4-batterijen is de kans op thermische ontlading kleiner, omdat ze een lagere interne weerstand hebben. Hierdoor wordt er minder warmte gegenereerd en is de kans kleiner dat de batterij beschadigd raakt of ontploft. Bovendien zijn ze thermisch stabieler en kunnen ze hoge temperaturen weerstaan ​​zonder dat de prestaties verslechteren 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. Om die reden worden lithiumionbatterijen als een waardevolle investering beschouwd, omdat ze een betrouwbare en onderhoudsarme oplossing bieden voor het opslaan van grote hoeveelheden energie. Dit is met name handig wanneer de energie het hardst nodig is.