Выбор подходящего литиевого аккумулятора — ключевая задача для тех, кто ищет надежный, эффективный и безопасный источник энергии. Два популярных типа батарей — литий-ионные (Li-ion) и литий-железо-фосфатные (LiFePO4) — имеют свои особенности и достоинства. Инженеры Li-Force ежедневно сталкиваются с реальными вызовами, на которых строится спрос, отрабатываются технологические нюансы и формируются предпочтения заказчиков из разных отраслей бизнеса. Сегодня – о личном опыте в их сборке и использовании.
Что такое Li-ion аккумуляторы?
Li-ion батареи широко распространены и включают разные химические составы катодов: литий-кобальт, литий-марганец, никель-марганец-кобальт и другие. Главные преимущества Li-ion — высокая удельная энергоемкость и небольшой вес. Это позволяет создавать компактные батареи, которые долго держат заряд и подходят для широкого спектра устройств — от погрузчиков и электрокаров до электросамокатов. Также они остаются наиболее востребованными для электроинструмента и БПЛА. На практике, отмечают инженеры, именно Li-ion выбирают для проектов, где каждый грамм и кубический сантиметр ценен, а бюджет на закупку играет большую роль. Например, до 70% заказов по уникальным размерам и форм-фактору составляют именно такие сборки из различных ячеек — от призматических и цилиндрических до пакетных.
Однако Li-ion более чувствительны к глубокому разряду и перегреву, требуют бережного отношения и сложных систем защиты. Поэтому в серийном производстве особое внимание уделяется плате защиты (BMS) для управления и контроля за батареей. Для повышения безопасности в каждую сборку закладывается «двухступенчатый» контроль — термодатчики и балансир.
Особенности LiFePO4 батарей
LiFePO4 аккумуляторы используют катод из литий-железо-фосфата. Хотя у них ниже удельная энергоемкость и более крупные размеры, они выигрывают в безопасности и долговечности. Эти батареи устойчивы к высоким температурам (до +50 °С), морозам (до –40 °С), и способны выдерживать от 4000 циклов без существенной деградации.
Кроме того, их характеристики стабильны — напряжение практически не падает в процессе разряда, а саморазряд минимален — не более 2% в год. Высокая пожаробезопасность и устойчивость к перегрузкам делают железофосфатные АКБ фаворитом для промышленного применения, электромобилей и систем резервного питания.
Директор по производству Li-Force Андрей Назаров, инженер:
«Железофосфатные аккумуляторы чаще всего приходят на смену свинцовым, поскольку их рабочие напряжения практически совпадают: например, 4s-батарея на LiFePO4 по этому параметру полностью совместима с автомобильными свинцовыми АКБ. Да, у железофосфата масса и габариты обычно больше, чем у литий-ионных аналогов. Зато этот тип батарей обладает выдающейся пожаробезопасностью: даже при сильном перезаряде LiFePO4 очень устойчивы. В худшем случае плата просто выйдет из строя, но возгорания не случится — и это особенно важно для техники с длительными цикличными нагрузками и для транспорта, эксплуатируемого в городских и промышленных условиях.
Еще одно преимущество железофосфатных батарей — увеличенный срок службы. По нашим опытным данным, LiFePO4 способны выдерживать значительно больше циклов заряд-разряд по сравнению с литий-ионными батареями, что делает их оптимальным решением для тяжелых условий эксплуатации и объектов, где частые замены недопустимы».
Так что же лучше?
Чтобы сделать выбор в пользу LiFePO4 или Li-ion накопителей энергии, нужно расставить приоритеты, четко понимать, для каких задач аккумулятор будут использовать и учесть особенности его эксплуатации.
Сравнительная характеристика параметров батарей с разным химическим составом
В большинстве случаев оптимальным выбором становятся литий-ионные аккумуляторы. Они дешевле, выигрывают по легковесности и при щадящей эксплуатации имеют ресурс, в среднем, до 2000 циклов. Но для более жестких условий эксплуатации (например, для езды на электровелосипеде при низких температурах) есть подходящие варианты из обеих категорий химии.
Например, низкотемпературные Li-ion: Molicell или недорогой вариант BAK N18650CP Low Temp. А вот низкотемпературные LiFePO4: JGNE JGCFR26650-3600.
LiFePO4 аккумуляторные батареи сочетают в себе все достоинства литий-ионных АКБ и лишены их недостатков. Они без ущерба для емкости переносят пиковые нагрузки, менее склонны к естественной деградации, имеют минимальный саморазряд, большой диапазон рабочих температур и не менее 4000 циклов заряд-разряд до потери емкости на 20%. Поэтому в плане выносливости и долговечности LiFePO4 батареи однозначно выигрывают, пусть и весят больше, чем аналогичные им литий-ионные батареи.
Инженеры Li-Force убеждены: выбор аккумулятора — это баланс между назначением, требованиями к габаритам/весу, условиям использования и ожидаемым сроком службы.Li-Force создает и индивидуальные, и крупносерийные сборки, исходя из задачи клиента — и каждый раз это точная инженерная работа, где «мелочей» не бывает, какой бы тип химии не использовался.
Каталог Li-ion и LiFePO4 от Li-Force