Можно также сопоставить характеристики, определить достоинства и недостатки. Данная статья посвящена паре основных современных типов батарей. Нам предстоит установить, что предпочтительнее? Li-ion или LiFePO4?
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы представляют собой элементы питания, у которых разные типы химии. Они содержат алюминий, фосфат железа, марганец, кобальт, никель, оксид титана. Большое распространение получили следующие типы аккумуляторов – литий-кобальтовые, литий-марганцевые и литий-никель-марганец-кобальтовые (NMC).
ВАЖНО! Однако с ними достойно конкурируют и литий-железо-фосфатные (то есть LiFePO4). Они также относятся к категории литиевых аккумуляторов. Однако есть существенные отличия от иных Li-ion батарей. И потому их нередко рассматривают в качестве отдельной категории.
Нам предстоит провести сравнение элементов питания LiFePO4 и Li-ion. Наша задача – узнать, какие у них плюсы и минусы. А еще мы дадим некоторые рекомендации по их применению в зависимости от того, какие задачи поставлены и какие условия использования.
Специфика аккумуляторов Li-ion
ВАЖНО! Разработку Li-ion батарей постоянно совершенствуют и совершенствуют. В результате сегодня можно говорить об их повышенной безопасности и улучшенных параметрах.
Подобные элементы питания обладают высоким показателем удельной энергоемкости. За счет этого батарея, несмотря на маленький вес, имеет существенный заряд. Отметим, что данный тип аккумуляторов чувствителен к большим перезарядам и к регулярному разряду до отказа.
Подчеркнем еще и то, что Li-ion присуща высокая токоотдача, а также они имеют следующую специфику:
- чувствительность к глубокому разряду и перезаряду;
- возможность работы при температурах от -20 до +60°С;
- пониженный саморазряд – менее десяти процентов в месяц;
- малый вес и высокая емкость;
- маленькое снижение емкости и в процессе хранения, и в процессе эксплуатации – до десяти процентов в год;
- ресурс – 500-1000 полных циклов заряд-разряд (с сохранением 80 процентов емкости);
- допустимое напряжение при работы – 2,8-4,2 В, номинальное – 3,6-3,7 В.
Специфика элементов питания LiFePO4
ВАЖНО! В литий-железо-фосфатных элементах питания материалом катода является литий-феррофосфат LiFePO4. Они более тяжелые по сравнению с другими литий-ионными вариантами, у которых емкость идентичная. А еще у них более низкое номинальное напряжение – 3-3,3 Вольт.
Перечислим главные достоинства:
- огромный ресурс и много рабочих циклов заряд-разряд (более двух тысяч циклов заряда/разряда),
- химическая и термическая стабильность (даже в экстремальных термических условиях -30…+55°C работают стабильно),
- могут работать на морозе, не зная проблем,
- зарядка аккумулятора осуществляется быстрее и требует меньше времени,
- саморазряд минимальный — всего менее трех процентов в год,
- безопасность эксплуатации повышенная.
Когда в 2006 году была выпущена первая промышленная партия, их признали лучшими среди силовых аккумуляторов. В основе принципа их действия – использование электродов нано-масштаба и обмен ионами между такими электродами. Он обеспечивается за счет того, что увеличивается их активная поверхность.
У аккумуляторов типа LiFePO4 диапазон температур, которые допустимы, колеблется от -30 до +50°С, саморазряд – до трех процентов в год. Удельная энергоемкость у них на четырнадцать процентов меньше в сравнении с моделями класса Li-ion. Во время разряда напряжение практически не изменяется.
ВАЖНО! Вот почему по техническим характеристикам АКБ типа LiFePO4 можно считать лучшим выбором. Однако они не годятся для того, чтобы применять в ситуациях, когда на первый план выходит минимизация веса и размера АКБ.
Сравним разные типы элементов питания
- Достоинства LiFePO4 против Li-ion
Термоустойчивость. LiFePO4 батареи не очень-то зависимы от того, какова температура извне. Скажем, когда -18°C, то ток прокрутки сокращается всего в два раза. А ведь это же значение у Li-ion аналогов снижается сразу в пять раз уже при +4°C.
Более долгий срок эксплуатации. Это связано с тем, какова ресурсность батарей: 2 тысячи циклов против 500-1000 означает, что LiFePO4 аккумуляторы могут быть в эксплуатации в 2-4 раза дольше аналогов.
Стабильный уровень энергии для потребителя во время разряда.
Способность выдерживать перезаряд в таких масштабах, которые для литий-ионных батарей губительны.
ВАЖНО! Абсолютно безопасная работа с точки зрения пожарной безопасности. В том случае, когда элементы батареи будут сильно повреждены, они тоже станут нагреваться. Однако воспламенения не будет.
- Достоинства Li-ion против LiFePO4
Энергоемкость аккумуляторов LiFePO4 в сравнении с Li-ion меньше на 14 процентов. Данный единственный недостаток имеет значение лишь в некоторых исключительных случаях. То есть тогда, когда небольшой вес АКБ при максимально возможной емкости становится основным приоритетом в использовании аккумулятора.
ВАЖНО! Данное существенное преимущество эксплуатации LiFePO4 батарей перед Li-ion не должно никого удивлять. Ведь данная технология и более молодая, и более совершенная. А мы уже говорили о том, по какой причине LiFePO4 могут вытеснить свинцово-кислотные батареи в ближайшей перспективе.
Использование различных типов литиевых аккумуляторов
Данная категория источников питания не рассчитана на то, чтобы можно было подавать сразу большой ток.
Структура аккумуляторов LiFePo4 отвечает потребности в бесперебойных источниках питания, у которых более высокие токи. Ведь они используются, например, в автомобильной отрасли в качестве замены свинцово-кислотной батареи.
ВАЖНО! Конечно, их производство более дорогое. Несмотря на это, феррум-фосфатные аккумуляторные батареи выигрывают – за счет своей стабильности химической и термической. Напряжение, которое подается в стабильной величине, ценится высоко. Такое стало возможным за счет того, что рабочий диапазон очень узок.
Какой тип батареи лучше выбрать?
ВАЖНО! В основном оптимальный выбор для большинства ситуация – это Li-ion аккумуляторы. Их покупка обходится дешевле. У них маленький вес. А еще при щадящей эксплуатации у них ресурс составляет примерно 1 тысячу циклов. Однако для более экстремальных условий использования (в частности, для того, чтобы ездить на электровелосипеде при низких температурах) все же рекомендуем выбрать LiFePO4.
Данные АКБ впитали в себя все плюсы Li-ion батарей и не имеют их недостатков. Они способны переносить пиковые тока нагрузки и заряда без какого-либо ущерба для ресурса. Они не столь склонны к естественной деградации. У них минимальный саморазряд. Они обладают более широким диапазоном рабочих температур. У них более двух тысяч циклов заряд-разряд до потери емкости на 20 процентов.
Вот почему, если говорить о выносливости и долговечности, то LiFePO4 батареи смотрятся более выигрышно по сравнению с остальными литиевыми батареями. Однако их вес больше, чем вес аналогичных им литий-ионных аккумуляоров.
ВАЖНО! А вывод из всего изложенного таков. Чтобы сделать выбор в пользу того или иного накопителей энергии, необходимо правильно определить свои приоритеты. А еще очень важно учитывать специфику дальнейшего применения батарей.
В том случае, когда ваше устройство требовательно к стабильности уровня напряжения, и вы можете потратить немалую сумму на покупку, лучше выбирать батареи LiFePo4. Также есть резон их покупать, когда вы намерены применять электронику в летний зной или в зимнюю стужу.
Если вы не нуждаетесь в том, чтобы получать большие токи, а также в эксплуатации техники при экстремальных температурах, но при этом для вас важно обеспечить хороший запас емкости, минимальные габариты и вес батареи, то выгоднее применять Li-ion.
|
|