[Volledige gids] Vergelijking van de verschillen tussen LiFePO4-batterijen en Li-ion-batterijen

[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 cruciaal. Twee van de meest populaire typen 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 beslissen 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 oververhitting, een gevaarlijke toestand waarin de batterij oververhit raakt en ontbrandt. Dit maakt LiFePO4-batterijen ideaal voor toepassingen waarbij veiligheid voorop staat, zoals: B in elektrische voertuigen, zonne-energiesystemen en draagbare elektronische apparaten.

LiFePO4-batterijen hebben een nominale spanning van 3,2 volt per cel en kunnen in serie of parallel worden aangesloten om hogere spanningen of capaciteiten te bereiken. Ze kunnen ook met hoge stromen worden opgeladen en ontladen zonder noemenswaardig verlies aan capaciteit of prestatie.

Deel 2. Li-ionbatterijen

Lithium-ionbatterijen zijn oplaadbare batterijen die lithiumionen gebruiken als hoofdbestanddeel van hun elektrolyt. Ze worden veel gebruikt in draagbare elektronische apparaten, elektrische voertuigen en andere toepassingen die een hoge energiedichtheid, lage zelfontlading en een lange levensduur vereisen.

Lithium-ionbatterijen bestaan ​​uit een of meer cellen, die elk een positieve elektrode (kathode), een negatieve elektrode (anode) en een elektrolyt bevatten 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, wat betekent dat ze veel energie in een klein volume kunnen opslaan. Dit maakt ze ideaal voor draagbare apparaten en elektrische voertuigen waar de ruimte beperkt is. Ze hebben ook een relatief lage zelfontlading in vergelijking met andere oplaadbare batterijen, wat betekent dat ze een lading gedurende langere tijd kunnen vasthouden zonder noemenswaardig capaciteitsverlies.

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

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

In dit deel voeren we een uitgebreide vergelijking uit tussen LiFePO4- en Li-ion-batterijen en analyseren we hun verschillen in aspecten zoals DOD, spanning, zelfontladingssnelheid en meer.

Diepte van ontlading (DOD)

Als het gaat om de ontladingsdiepte (DOD), presteren LiFePO4-batterijen doorgaans beter dan lithium-ionbatterijen. LiFePO4-batterijen kunnen tot 100% worden ontladen zonder negatieve gevolgen voor 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 bedraagt ​​de aanbevolen DOD voor een lithium-ionbatterij ongeveer 80%, terwijl de aanbevolen DOD voor LiFePO4 doorgaans rond de 100% ligt. Dit betekent dat LiFePO4-batterijen meer bruikbare energie kunnen leveren dan lithium-ionbatterijen, omdat ze volledig kunnen worden ontladen zonder de batterij te beschadigen. Daarnaast betekent dit dat je meer energie uit een LiFePO4 accu haalt dan uit een lithium-ion accu met dezelfde capaciteit.

Het is echter vermeldenswaard dat een lithium-ionbatterij nog steeds een hoog prestatieniveau kan bieden met een lagere DOD vergeleken met een LiFePO4-batterij. Het is belangrijk om rekening te houden met de specifieke behoeften van uw toepassing en dienovereenkomstig een batterij te selecteren, omdat zowel LiFePO4- als lithium-ionbatterijen hun eigen unieke kenmerken en voordelen hebben.

Spanning

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

Een standaard 12V lithium-ionbatterij heeft bijvoorbeeld slechts 3 of 4 cellen nodig die in serie zijn geschakeld, terwijl een 12V LiFePO4-batterij 4 of 5 cellen nodig heeft om hetzelfde spanningsniveau te bereiken. Hoewel LiFePO4 kan resulteren in iets grotere en zwaardere batterijen, biedt het verschillende voordelen, zoals meer veiligheid, een langere levensduur en een groter bedrijfstemperatuurbereik.

Het is belangrijk op te merken dat hoewel LiFePO4-batterijen een lagere nominale spanning hebben dan Li-ion-batterijen, ze een hogere ontlaadstroom kunnen leveren zonder een significante spanningsval. Door de lagere interne weerstand kunnen LiFePO4-batterijen een hoog vermogen leveren met minimaal energieverlies.

Zelfontlading

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 batterijtypen voorkomt en kan worden beïnvloed door verschillende factoren, zoals temperatuur, batterijleeftijd en opslagomstandigheden. Een batterij met een hogere zelfontlading verliest sneller zijn lading en heeft een kortere levensduur dan een batterij met een lagere zelfontlading.

Als het gaat om de zelfontlading, hebben LiFePO4-batterijen een aanzienlijk lagere snelheid vergeleken met Li-ion-batterijen.

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

Dit betekent dat Li-ion-batterijen tot 60% van hun lading kunnen verliezen in een jaar opslag, terwijl LiFePO4-batterijen in dezelfde periode slechts ongeveer 20-30% verliezen. Dit maakt LiFePO4-batterijen veel geschikter voor toepassingen waarbij langdurige opslag vereist is, zoals in duurzame 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 maximaal 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, wat leidt tot een kleiner oppervlak en minder actieve locaties voor de opslag van lithiumionen tijdens het opladen en ontladen. Een andere reden is de lagere spanning van LiFePO4-batterijen (3,2 V per cel) vergeleken met Li-ion-batterijen (3,6-3,7 V per cel), wat betekent dat er meer cellen nodig zijn om een ​​bepaalde batterij van stroom te voorzien om spanning te bereiken.

Gewicht

Over het algemeen zijn LiFePO4-batterijen bij een gegeven energiecapaciteit iets zwaarder dan Li-ion-batterijen.

Dit komt omdat LiFePO4-batterijen een lagere energiedichtheid hebben dan Li-ion-batterijen, wat betekent dat ze meer materiaal gebruiken (zoals elektroden, separator, elektrolyt, enz.)) moeten een gelijkwaardige hoeveelheid energie opslaan. Bovendien gebruiken LiFePO4-batterijen doorgaans dikkere elektroden en scheiders, waardoor hun totale gewicht toeneemt.

Een typische 12V 100Ah LiFePO4-batterij die wordt gebruikt in elektrische voertuigen of zonne-energiesystemen kan bijvoorbeeld ongeveer 30-40 kg wegen, terwijl een vergelijkbare Li-ionbatterij ongeveer 20-30 kg kan wegen. Het is echter belangrijk op te merken dat gewicht slechts één factor is waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een batterij en dat, afhankelijk van de toepassing, andere factoren zoals veiligheid, kosten, levensduur en bedrijfstemperatuurbereik ook belangrijk kunnen zijn.

Temperatuurbereik

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

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-batterijen een stabielere chemie hebben en minder gevoelig zijn voor thermische oververhitting, een gevaarlijke toestand waarin de batterij oververhit raakt en ontbrandt. Dit maakt LiFePO4-batterijen geschikt voor toepassingen waarbij hoge temperaturen kunnen voorkomen, zoals elektrische voertuigen, duurzame energiesystemen en militaire toepassingen.

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

Er moet echter worden opgemerkt dat het specifieke temperatuurbereik van een batterij ook afhangt van andere factoren, zoals batterijconfiguratie, verpakking en bedrijfsomstandigheden. Over het algemeen moeten zowel LiFePO4- als Li-ion-batterijen binnen het gespecificeerde temperatuurbereik worden gebruikt om optimale prestaties en veiligheid te garanderen.

Levensduur

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

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-batterijen een stabielere chemie hebben en minder gevoelig zijn voor degradatie tijdens laad- en ontlaadcycli. Het ijzerfosfaatkathodemateriaal dat in de LiFePO4-batterij wordt gebruikt, is ook 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 cyclisch gebruik en kunnen na verloop van tijd capaciteit verliezen als gevolg van factoren zoals degradatie van de elektroden, afbraak van elektrolyten en interne weerstand. Dit kan leiden tot verminderde looptijd en prestaties, vooral bij hoge belasting of extreme temperaturen.

Er moet echter worden opgemerkt dat de specifieke levensduur van een batterij van veel factoren afhangt, zoals: B de ontladingsdiepte, de laadspanning, de temperatuur en het gebruiksgedrag. Over het algemeen kunnen zowel LiFePO4- als Li-ion-batterijen jarenlang betrouwbare prestaties leveren als ze binnen de gespecificeerde parameters worden gebruikt en op de juiste manier worden onderhouden.

Beveiliging

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LiFePO4-batterijen) worden over het algemeen als veiliger beschouwd dan lithium-ionbatterijen (Li-Ion-batterijen), vooral in bepaalde toepassingen waar veiligheid een prioriteit is.

Een van de redenen voor dit verschil is dat LiFePO4-batterijen een stabielere en robuustere chemie hebben vergeleken met Li-ion-batterijen. Het ijzerfosfaatkathodemateriaal dat in LiFePO4-batterijen wordt gebruikt, is beter bestand tegen thermische oververhitting, een gevaarlijke toestand die ervoor zorgt dat de batterij oververhit raakt en ontbrandt. Hierdoor zijn LiFePO4-batterijen minder vatbaar voor brand of ontploffing, zelfs onder extreme omstandigheden zoals overladen, kortsluiting of mechanisch misbruik.

Li-ionbatterijen zijn daarentegen gevoeliger voor Thermal Runaway vanwege hun hogere energiedichtheid en reactievere kathodematerialen zoals lithiumkobaltoxide of lithiumnikkelmangaankobaltoxide . Thermische runaway kan leiden tot catastrofaal falen van de batterij, waarbij giftige gassen, vlammen en soms explosies vrijkomen.

Het is echter belangrijk op te merken dat zowel LiFePO4- als Li-ion-batterijen veilig kunnen zijn als ze op de juiste manier worden ontworpen, vervaardigd en gebruikt binnen de gespecificeerde parameters. Factoren zoals celontwerp, verpakking, kwaliteitscontrole en veiligheidsvoorzieningen zoals beveiligingscircuits 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 komen vaker voor dan LiFePO4-batterijen. Dit kostenvoordeel is deels te danken aan de hogere energiedichtheid van Li-ion-batterijen, waardoor ze meer energie per volume- of gewichtseenheid kunnen opslaan, waardoor ze voor bepaalde toepassingen kosteneffectiever worden.

LiFePO4-batterijen zijn daarentegen doorgaans duurder vanwege hun lagere energiedichtheid en het gebruik van duurdere materialen bij de constructie ervan. LiFePO4-batterijen hebben echter een langere levensduur en hogere veiligheidsnormen dan Li-ion-batterijen, wat kan resulteren in lagere langetermijnkosten en een lager risico voor bepaalde toepassingen, zoals elektrische voertuigen en opslagsystemen voor hernieuwbare energie.

Een Timeusb 12V 200Ah Plus Deep Cycle LiFePO4-batterij kost bijvoorbeeld € 699,99, 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-batterijen en Li-ion-batterijen hebben verschillende eigenschappen waardoor ze geschikter zijn voor bepaalde toepassingen. Hier is een vergelijking van toepassingen voor elk batterijtype:

LiFePO4-batterij:

Elektrische voertuigen (EV's): LiFePO4-batterijen hebben een hoge energie-efficiëntie, een lange levensduur en uitstekende veiligheidsvoorzieningen, waardoor ze een populaire keuze zijn voor elektrische voertuigen.

Zonneopslagsystemen: LiFePO4 lithiumbatterijen zijn bestand tegen hoge temperaturen en diepe cycli en zijn daarom geschikt voor de opslag van zonne-energie.

Maritieme en campertoepassingen: LiFePO4-batterijen zijn licht van gewicht, hebben een lange levensduur en zijn schok- en trillingsbestendig, waardoor ze ideaal zijn voor maritieme en campertoepassingen in stacaravans.

Li-ionbatterij:

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

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

Elektrisch gereedschap: Li-ionbatterijen zijn lichtgewicht, krachtig en kunnen snel worden opgeladen, waardoor ze ideaal zijn 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 heeft om uw camper, boot of huis van stroom te voorzien, Timeusb biedt u altijd betrouwbare accu's en uitstekende service.