[Volledige gids] Vergelijking van de verschillen tussen LifePo4-batterijen en Li-ionbatterijen

Als u elektronische apparaten, elektrische auto's, off-grid stroomoplossingen of medische apparaten van stroom wilt voorzien, is het kiezen van de juiste batterij van cruciaal belang. Twee van de populairste soorten batterijen die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn LiFePO4-batterijen en lithium-ionbatterijen. In dit artikel bespreken we de verschillen en voordelen van de twee batterijtypen en helpen we u bepalen welke het beste bij uw behoeften past.

Deel 1. LiFePO4-batterijen

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) zijn oplaadbare lithium-ionbatterijen die ijzerfosfaat als kathodemateriaal gebruiken in plaats van kobalt, nikkel of mangaan. Het staat bekend om zijn hoge veiligheid, lange levensduur en stabiele prestaties.

Vergeleken met andere lithium-ionbatterijen heeft LiFePO4 een lagere energiedichtheid, maar is minder gevoelig voor thermische runaway, een gevaarlijke situatie waarbij de batterij oververhit raakt en ontbrandt. Hierdoor zijn LiFePO4-accu's ideaal voor toepassingen waarbij veiligheid voorop staat, zoals: Bijvoorbeeld in elektrische voertuigen, zonne-energiesystemen en draagbare elektronische apparaten.

LiFePO4-batterijen hebben een nominale spanning van 3,2 volt per cel en kunnenin serie of parallel geschakeld om hogere spanningen of capaciteiten te bereiken. Ze kunnen bovendien met hoge stromen worden opgeladen en ontladen zonder dat dit significant capaciteits- of prestatieverlies oplevert.

Deel 2. Li-ionbatterijen

Lithium-ionbatterijen zijn oplaadbare batterijen waarvan het hoofdbestanddeel van de elektrolyt lithiumionen zijn. Ze worden veel gebruikt in draagbare elektronische apparaten, elektrische voertuigen en andere toepassingen waarbij een hoge energiedichtheid, lage zelfontlading en lange levensduur vereist zijn.

Lithium-ionbatterijen bestaan ​​uit één of meer cellen. Elke cel bevat een positieve elektrode (kathode), een negatieve elektrode (anode) en een elektrolyt die de beweging van lithiumionen tussen de elektroden mogelijk maakt tijdens het opladen en ontladen.

Een van de belangrijkste kenmerken van lithium-ionbatterijen is hun hoge energiedichtheid. Dit betekent dat ze veel energie in een klein volume kunnen opslaan. Hierdoor zijn ze ideaal voor draagbare apparaten en elektrische voertuigen waar de ruimte beperkt is. Bovendien hebben ze een relatief lage zelfontlading vergeleken met andere oplaadbare batterijen. Dit betekent dat ze een lading langer kunnen vasthouden zonder dat er sprake is van significant capaciteitsverlies.

Lithium-ionbatterijen hebben echter ook enkele nadelen. Ze zijn gevoelig voor hoge temperaturen en overbelasting, waardoor ze snel kunnen verslechteren of zelfs vlam kunnen vatten. Bovendien hebben ze een beperkte levensduur, omdat het aantal laad- en ontlaadcycli varieert afhankelijk van factoren zoals temperatuur, ontladingsdiepte en laadspanning.

Deel 3. Volledige vergelijking van LiFePO4- en Li-ion-batterijen

In dit onderdeel maken we een uitgebreide vergelijking tussen LiFePO4- en Li-ion-accu's en analyseren we de verschillen op het gebied van DOD, spanning, zelfontladingssnelheid en meer.

Diepte van de ontlading (DOD)

Als het gaat om de ontladingsdiepte (DOD), presteren LiFePO4-accu's doorgaans beter dan lithium-ionaccu's. LiFePO4-accu's kunnen tot 100% worden ontladen zonder dat dit een negatieve invloed heeft op hun levensduur.Aan de andere kant kan het ontladen van een lithium-ionbatterij onder de aanbevolen DOD permanente schade aan de batterij veroorzaken of deze zelfs onbruikbaar maken.

Over het algemeen ligt de aanbevolen DOD voor een lithium-ionbatterij rond de 80%, terwijl de aanbevolen DOD voor LiFePO4 doorgaans rond de 100% ligt. Dit betekent dat LiFePO4-accu's meer bruikbare energie kunnen leveren dan lithium-ionaccu's, omdat ze volledig ontladen kunnen worden zonder dat de accu beschadigd raakt. Bovendien betekent dit dat u meer energie uit een LiFePO4-accu haalt dan uit een lithium-ionaccu met dezelfde capaciteit.

Het is echter belangrijk om op te merken dat een lithium-ionaccu nog steeds hoge prestaties kan leveren bij een lagere DOD, vergeleken met een LiFePO4-accu. Het is belangrijk om rekening te houden met de specifieke vereisten van uw toepassing en op basis daarvan een accu te selecteren, aangezien zowel LiFePO4- als lithium-ionaccu's hun eigen unieke kenmerken en voordelen hebben.

spanning

Li-ion- en LiFePO4-accu's verschillen in hun nominale spanningswaarden. Li-ionbatterijen hebben doorgaans een hoger nominaal spanningsbereik van 3,6-3,7 V per cel, terwijl LiFePO4-batterijen een nominale spanning van ongeveer 3,2 V per cel hebben. Er zijn dus meer cellen nodig om dezelfde uitgangsspanning te bereiken.

Een standaard 12V lithium-ionaccu heeft bijvoorbeeld slechts 3 of 4 in serie geschakelde cellen nodig, terwijl een 12V LiFePO4-accu 4 of 5 cellen nodig heeft om hetzelfde spanningsniveau te bereiken. Hoewel LiFePO4-accu's iets groter en zwaarder kunnen zijn, biedt het wel een aantal voordelen, zoals meer veiligheid, een langere levensduur en een groter bereik van de bedrijfstemperatuur.

Het is belangrijk om te weten dat LiFePO4-accu's weliswaar een lagere nominale spanning hebben dan Li-ion-accu's, maar dat ze een hogere ontlaadstroom kunnen leveren zonder noemenswaardige spanningsval. Dankzij de lagere interne weerstand kunnen LiFePO4-accu's een hoog vermogen leveren met minimaal energieverlies.

zelfontladingssnelheid

De zelfontladingssnelheid is de snelheid waarmee een batterij na verloop van tijd zijn lading verliest, zelfs als deze niet wordt gebruikt. Dit is een natuurlijk proces dat bij alle soorten batterijen voorkomt en dat beïnvloed kan worden door verschillende factoren, zoals temperatuur, leeftijd van de batterij en opslagomstandigheden. Een accu met een hogere zelfontladingssnelheid verliest sneller zijn lading en heeft een kortere levensduur dan een accu met een lagere zelfontladingssnelheid.

LiFePO4-accu's hebben een aanzienlijk lagere zelfontladingssnelheid vergeleken met Li-ion-accu's.

Gemiddeld verliezen Li-ion-accu's ongeveer 5-10% van hun lading per maand, terwijl LiFePO4-accu's slechts 2-3% per maand verliezen.

Dit betekent dat Li-ion-accu's in één jaar opslag tot wel 60% van hun lading kunnen verliezen, terwijl LiFePO4-accu's in dezelfde periode slechts 20-30% van hun lading verliezen. Hierdoor zijn LiFePO4-accu's veel geschikter voor toepassingen waarbij langdurige opslag vereist is, zoals in hernieuwbare energiesystemen of maritieme toepassingen.

energiedichtheid

Over het algemeen hebben lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) een lagere energiedichtheid dan lithium-ionbatterijen (Li-Ion). LiFePO4-batterijen hebben een energiedichtheid van ongeveer 120–160 Wh/kg, terwijl Li-ion-batterijen een energiedichtheid van 200–300 Wh/kg of meer kunnen hebben.

Een van de redenen voor de lagere energiedichtheid in LiFePO4-zonnebatterijen is de grotere omvang van hun kathodedeeltjes. Dit resulteert in een kleiner oppervlak en minder actieve plekken voor de opslag van lithiumionen tijdens het opladen en ontladen. Een andere reden is de lagere spanning van LiFePO4-accu's (3,2 V per cel) vergeleken met Li-ion-accu's (3,6-3,7 V per cel). Dit betekent dat er meer cellen nodig zijn om een ​​bepaalde spanning te bereiken.

Gewicht

Over het algemeen zijn LiFePO4-accu's iets zwaarder dan Li-ion-accu's voor een bepaalde energiecapaciteit.

Dit komt doordat LiFePO4-accu's een lagere energiedichtheid hebben dan Li-ion-accu's. Dit betekent dat er meer materiaal (zoals elektroden, separator, elektrolyt, etc.) nodig is om een ​​gelijke hoeveelheid energie op te slaan. Bovendien gebruiken LiFePO4-batterijen doorgaans dikkere elektroden en separatoren, waardoor ze zwaarder worden.

Een typische 12V 100Ah LiFePO4-accu die wordt gebruikt in elektrische voertuigen of zonne-energiesystemen, kan bijvoorbeeld ongeveer 30-40 kg wegen, terwijl een vergelijkbare Li-ion-accu ongeveer 20-30 kg kan wegen. U dient er echter rekening mee te houden dat gewicht slechts één factor is waarmee u rekening moet houden bij de keuze van een batterij. Afhankelijk van de toepassing kunnen ook andere factoren, zoals veiligheid, kosten, levensduur en bedrijfstemperatuurbereik, van belang zijn.

temperatuurbereik

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) hebben een groter temperatuurbereik dan lithium-ionbatterijen (Li-Ion). LiFePO4-batterijen kunnen doorgaans werken bij een temperatuurbereik van -20 °C tot 60 °C (-4 °F tot 140 °F), terwijl Li-ion-batterijen doorgaans werken bij een smaller temperatuurbereik van -20 °C tot 45 °C (-4 °F tot 113 °F).

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-accu's een stabielere chemie hebben en minder gevoelig zijn voor thermische runaway, een gevaarlijke situatie waarbij de accu oververhit raakt en ontbrandt. Hierdoor zijn LiFePO4-accu's geschikt voor toepassingen waarbij hoge temperaturen kunnen optreden, zoals elektrische voertuigen, hernieuwbare energiesystemen en militaire toepassingen.

Li-ionbatterijen zijn daarentegen gevoeliger voor hoge temperaturen en kunnen snel verslechteren of zelfs vlam vatten wanneer ze worden blootgesteld aan extreme temperaturen of omstandigheden. Daarom zijn Li-ionbatterijen doorgaans uitgerust met thermische beheersystemen zoals koelventilatoren of koellichamen om oververhitting te voorkomen.

U dient er echter rekening mee te houden dat het specifieke temperatuurbereik van een batterij ook afhankelijk is van andere factoren, zoals de batterijconfiguratie, de verpakking en de bedrijfsomstandigheden. Over het algemeen geldt dat zowel LiFePO4- als Li-ion-accu's binnen de aangegeven temperatuurbereiken moeten worden gebruikt om optimale prestaties en veiligheid te garanderen.

leven

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) hebben een langere levensduur dan lithium-ionbatterijen (Li-Ion). Li-ionbatterijen hebben doorgaans een levensduur van ongeveer 500 tot 1500 cycli, terwijl LiFePO4-batterijen doorgaans 2000 tot 5000 cycli meegaan. Met klasse A-cellen kunnen Timeusb LiFePO4-batterijen tot wel 4000-15000 cycli meegaan.

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-accu's een stabielere chemie hebben en minder gevoelig zijn voor degradatie tijdens laad- en ontlaadcycli.De LiFePO4-batterij Het gebruikte ijzerfosfaatkathodemateriaal is bovendien beter bestand tegen oxidatie en corrosie, waardoor de capaciteit en prestaties van de batterij gedurende een langere periode behouden blijven.

Li-ionbatterijen zijn daarentegen gevoeliger voor cycli en kunnen na verloop van tijd capaciteit verliezen door factoren zoals degradatie van de elektroden, degradatie van de elektrolyt en interne weerstand. Dit kan leiden tot een kortere looptijd en lagere prestaties, vooral bij hoge belasting of extreme temperaturen.

Er dient echter rekening mee te worden gehouden dat de specifieke levensduur van een batterij afhankelijk is van veel factoren, zoals: B. de ontladingsdiepte, de laadspanning, de temperatuur en het gebruiksgedrag. Over het algemeen kunnen zowel LiFePO4- als Li-ion-accu's jarenlang betrouwbaar functioneren, mits ze binnen de opgegeven parameters worden gebruikt en goed worden onderhouden.

Beveiliging

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) worden over het algemeen als veiliger beschouwd dan lithium-ionbatterijen (Li-ion-batterijen), vooral in bepaalde toepassingen waarbij veiligheid van het grootste belang is.

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-accu's een stabielere en robuustere chemie hebben vergeleken met Li-ion-accu's. Het ijzerfosfaatkathodemateriaal dat in LiFePO4-batterijen wordt gebruikt, is beter bestand tegen thermische runaway, een gevaarlijke situatie waarbij de batterij oververhit raakt en ontbrandt. Hierdoor zijn LiFePO4-accu's minder gevoelig voor brand of explosie, zelfs onder extreme omstandigheden zoals overladen, kortsluiting of mechanisch misbruik.

Daarentegen zijn Li-ion-batterijen gevoeliger voor Thermische wegloper. Thermische oververhitting kan leiden tot ernstige batterijstoringen, waarbij giftige gassen, vlammen en soms explosies vrijkomen.

Er dient echter te worden opgemerkt dat zowel LiFePO4- als Li-ion-accu's veilig kunnen zijn als ze op de juiste manier worden ontworpen, geproduceerd en gebruikt binnen de gespecificeerde parameters. Factoren zoals celontwerp, verpakking, kwaliteitscontrole en veiligheidsvoorzieningen zoals beschermingscircuits en thermische beheersystemen kunnen allemaal een rol spelen bij het garanderen van een veilige en betrouwbare werking van de batterij.

Kosten

Li-ionbatterijen zijn over het algemeen goedkoper en worden vaker gebruikt dan LiFePO4-batterijen. Dit kostenvoordeel is deels te danken aan de hogere energiedichtheid van Li-ion-accu's. Hierdoor kunnen ze meer energie per volume- of gewichtseenheid opslaan, waardoor ze voor bepaalde toepassingen kosteneffectiever zijn.

LiFePO4-accu's zijn daarentegen doorgaans duurder vanwege hun lagere energiedichtheid en het gebruik van duurdere materialen bij de constructie. LiFePO4-accu's hebben echter een langere levensduur en hogere veiligheidsnormen dan Li-ion-accu's. Dit kan leiden tot lagere kosten op de lange termijn en een lager risico voor bepaalde toepassingen, zoals elektrische voertuigen en opslagsystemen voor hernieuwbare energie.

Bijvoorbeeld, een Timeusb 12V 200Ah Plus Deep Cycle LiFePO4-accu 529,99 €, heeft meer dan 4000 cycli bij 100% DOD en kan meer dan 10 jaar worden gebruikt, wat neerkomt op minder dan 2 € per dag.

Deel 4Toepassingsvergelijking van LiFePO4- en Li-ion-batterijen

LiFePO4-accu's en Li-ion-accu's hebben verschillende eigenschappen waardoor ze geschikter zijn voor bepaalde toepassingen. Hier is een vergelijking van de toepassingen voor elk batterijtype:

LiFePO4-batterij:

Elektrische voertuigen (EV's): LiFePO4-accu's kenmerken zich door een hoge energie-efficiëntie, een lange levensduur en uitstekende veiligheidsfuncties. Hierdoor zijn ze een populaire keuze voor elektrische voertuigen.

Zonne-energieopslagsystemen: LiFePO4-lithiumbatterijen zijn bestand tegen hoge temperaturen en diepe cycli en zijn daarom geschikt voor het opslaan van zonne-energie.

Toepassingen in de scheepvaart en stacaravans: LiFePO4-accu's zijn licht van gewicht, hebben een lange levensduur en zijn schok- en trillingsbestendig. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen in de scheepvaart en campers.

Li-ion batterij:

Consumentenelektronica:Li-ionbatterijen hebben een hoge energiedichtheid en zijn daarom ideaal voor draagbare elektronische apparaten zoals smartphones, laptops en tablets.

Medische hulpmiddelen:Li-ionbatterijen worden in medische apparatuur gebruikt vanwege hun hoge energiedichtheid en lange levensduur.

Elektrisch gereedschap:Li-ion accu's zijn licht, krachtig en snel oplaadbaar. Hierdoor zijn ze ideaal voor gebruik in elektrisch gereedschap.

Conclusie

Zowel lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4)-batterijen als Li-ion-batterijen hebben hun eigen sterke en zwakke punten en hun geschikte toepassingen.

Als u deep-cycle-accu's nodig hebt om uw camper, boot of huis van stroom te voorzien,Tijdusbaltijd betrouwbare batterijen en uitstekende service.