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

[Vollständiger Leitfaden] Vergleich der Unterschiede zwischen LiFePO4 Akkus und Li-Ionen Batterien

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 lithiumionbatterijen 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 lithiumionbatterijen 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: Bijv. 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 geladen en ontladen zonder dat er noemenswaardig capaciteits- of prestatieverlies optreedt.

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.

Eén van de belangrijkste kenmerken van lithiumionbatterijen 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. Ze hebben bovendien een relatief lage zelfontlading vergeleken met andere oplaadbare batterijen. Dit betekent dat ze een lading langer kunnen vasthouden zonder dat er sprake is van noemenswaardig 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 als temperatuur, diepte van de ontlading en laadspanning.

Deel 3. Volledige vergelijking van LiFePO4- en Li-ion-accu's

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

Diepte van ontlading (DOD)

Als het gaat om ontladingsdiepte (DOD), presteren LiFePO4-accu's doorgaans beter dan lithium-ionaccu's. LiFePO4-accu's kunnen tot 100% worden ontladen zonder dat dit negatieve gevolgen heeft voor hun levensduur.Aan de andere kant kan het ontladen van een lithium-ionbatterij onder de aanbevolen DOD-waarde 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 een hoog prestatieniveau kan leveren met 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 eigenschappen 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 dezelfde spanning te bereiken. Hoewel LiFePO4 resulteert in iets grotere en zwaardere accu's, biedt het verschillende voordelen, zoals meer veiligheid, langere levensduur en een groter bedrijfstemperatuurbereik.

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 noemenswaardig spanningsverlies. 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 de batterij niet wordt gebruikt. Dit is een natuurlijk proces dat bij alle batterijtypen voorkomt en door verschillende factoren kan worden beïnvloed, zoals temperatuur, leeftijd van de batterij en opslagomstandigheden. Een batterij met een hogere zelfontlading verliest sneller zijn lading en heeft een kortere levensduur dan een batterij met een lagere zelfontlading.

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-accu's hebben een energiedichtheid van ongeveer 120–160 Wh/kg, terwijl Li-ion-accu's een energiedichtheid van maar liefst 200–300 Wh/kg of meer kunnen hebben.

Een van de redenen voor de lagere energiedichtheid van LiFePO4-zonnebatterijen is de grotere omvang van hun kathodedeeltjes. Hierdoor hebben ze 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 hun totale gewicht toeneemt.

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 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-accu's kunnen doorgaans functioneren binnen een temperatuurbereik van -20°C tot 60°C (-4°F tot 140°F), terwijl Li-ion-accu's doorgaans functioneren binnen 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 chemische samenstelling 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, systemen voor hernieuwbare energie en militaire toepassingen.

Li-ionbatterijen zijn daarentegen gevoeliger voor hoge temperaturen en kunnen snel verslechteren of zelfs vlam vatten als ze worden blootgesteld aan extreme temperaturen of omstandigheden. Daarom zijn Li-ionbatterijen doorgaans uitgerust met systemen voor thermisch beheer, 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 moeten zowel LiFePO4- als Li-ion-accu's binnen de aangegeven temperatuurbereiken 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 4.000–15.000 cycli meegaan.

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-accu's een stabielere chemische samenstelling hebben en minder gevoelig zijn voor achteruitgang 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 over een langere periode behouden blijven.

Li-ionbatterijen zijn daarentegen gevoeliger voor cycli en kunnen in de loop van de tijd capaciteit verliezen door factoren zoals degradatie van de elektrode, degradatie van de elektrolyt en interne weerstand. Dit kan leiden tot een verminderde looptijd en prestatie, vooral bij hoge belasting of extreme temperaturen.

Er dient echter rekening mee gehouden te worden dat de specifieke levensduur van een accu van veel factoren afhangt, 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 als 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), met name 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 ijzerfosfaat-kathodemateriaal 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 Runaway. Door thermische ontlading kunnen de batterijen ernstig defect raken, waardoor giftige gassen, vlammen en soms explosies vrijkomen.

Er dient echter opgemerkt te worden dat zowel LiFePO4- als Li-ion-accu's veilig kunnen zijn als ze op de juiste manier zijn 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-ionbatterijen. Hierdoor kunnen ze meer energie per volume- of gewichtseenheid opslaan, waardoor ze voor bepaalde toepassingen kosteneffectiever zijn.

LiFePO4-accu's zijn daarentegen doorgaans duurder, omdat ze een lagere energiedichtheid hebben en er duurdere materialen worden gebruikt 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 4.Toepassingsvergelijking 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, 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 campers: LiFePO4-accu's zijn licht van gewicht, hebben een lange levensduur en zijn bestand tegen schokken en trillingen. 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 op te laden. 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.