近年来,在所有市场,锂离子电池的牵引力(原文如此)一直在增长。对于不太熟悉的人来说,如果简单地看一下AMP(吸收玻璃垫)等级,很容易就会把锂离子排除在VRLA(阀门调节的铅酸)技术之外。这是我几年前犯的第一个错误。深入研究后,我发现在为应用程序选择最好的电池时,要考虑的不仅仅是ah评级。
在海洋世界(这是我最有经验的地方),这些天的选择,尤其是负载更高的时候--通常只剩下锂离子对AGM的选择。下面的比较显示了凝胶电池,但它们在高放电电流下的有效能力较低。假设这两种类型都是单细胞,而非2V长寿命凝胶细胞,则它们的成本与agms差不多。主要由于海洋环境中的维护和安全考虑,虽然提到了湿电池或淹没的铅酸电池,但不被认为是这一特定比较的关键。当然,这可能不适用于其他市场。
可用能源和成本
一般认为,AGM电池的最经济和最实际的放电深度是50%。锂铁磷酸盐(生命4或LFP)是最安全的主流锂离子电池类型,使用80%的国防部。
在现实世界里这是怎么回事?让我们举两个维康24V电池的例子,比较一个小型游艇的可用能源:
- 1x维肯锂离子24V180阿
LFP电池的标称电压为3.3V。这个26.4VLFP电池组由8个电池组成,并与180AH的评级串联.可用能量为26.4x180=4。75千瓦小时可用能量为26.4x180x0.80= 3.8千瓦小时 .
- 2 x Victron AGM 12 V 220 Ah
铅酸电池的标称电压为2.0V/电池。每个12V的单极电池组由6个电池组成,串联在一起,具有220AH的评级.连接2x12v220hH系列电池,产生24V和220hH,可用能量为24.0x220=5.28kwh。可用能量为24x220x0.50= 2.64千瓦小时 .
这就提出了一个问题,AGM电池的什么等级将相当于3.8千瓦小时的锂离子电池可用能量?要从AGM电池中获得3.8千瓦时的可用能源,由于美国国防部50%的经济原则(即美国国防部的经济标准),它需要两倍的体积才能启动。3.8x2=7.6千瓦。在24伏,这意味着7600/24,这使我们的电池等级为316.66阿赫,这接近于锂离子24伏180阿赫的两倍。请注意,这并没有考虑到电池的老化、温度的降低或负载增加的影响。对于AGM电池来说,较高的负载比锂的负载影响更大。参见以下一节-可用能量:不同负载对放电能力和电压的影响。基于所有这些,可以合理地说AGM电池需要是锂电池的AH评级的两倍。
价格怎么样?用维肯的价格表,我们看到12V220阿高的增值税是470欧元或2.136欧元/。对316.66岁的人来说,12伏相当于676.50欧元,24伏相当于1,353欧元。24V180阿赫锂是4,704欧元的相同数量的可用能源,因此是4,704/1,353= 3.48倍更贵( 如果我们在比较ah评级时考虑到上面提到的2的因素,或者更少。
基于这一点,你可能会立即得出结论:锂不具有成本效益,然而与价格相比,可用能源只是故事的一部分。
重量
大多数不分类型的AH电池等级是以20小时速率指定的.在轻量级载荷的日子里,这是很好的,但是随着载荷的数量和载荷的大小随着时间的推移而增加,我们还需要考虑不同类型设备的短期、中期和长期载荷。这意味着一个大电池组。在极端情况下,我们可能会使用10千瓦的空调运行10个小时,而当时的LED灯使用100瓦。平衡这些不同的需求和所有的负载成为关键。用一个大的包(如下所示)来实现这一目标,就可以清楚地看出,铅酸的重量可以和锂相比。1360/336= 重四倍 .
可利用能源:不同负载对放电能力和电压的影响
如前所述,大多数电池的AH等级是按20小时的费率报价的.在下面的铅酸电池的图片中,如果是以20小时的速率计算的100A电池,你可以看到0.05C意味着100x0.05=5安培,持续20小时=100A,直到电池完全平坦为止。由于我们只使用了50%的电池,我们可以看到电压仍然是24V,在50%的国防部,一个5安培负载超过10小时,因此,我们将消耗50啊。
增加电流(如下图所示)会影响可用能量和电池电压。这种有效收缩的评级被称为Peukt效应。随着铅酸越高的负载,你越需要增加你的电池的AH容量来帮助缓解这个问题。 然而,锂在0.5c时的负载甚至高出10倍,在80%的DOD/20%的电压下,其终端电压仍为24V。 ,不提高电池的等级。这使得锂特别适合于高负荷。
注: 下面的图表显示了放电能力和终端电压.通常你会看到AGM图的放电时间与终端电压.我们绘制放电能力(而不是放电时间)的原因是锂的终端电压比AGM高,而且更稳定,所以绘制的曲线考虑到放电能力,提供了更准确的化学比较,表明锂在较高的负载下,由于较高和较稳定的终端电压而增加可用能量。虽然你可能会认为这是一个灰色区域(部分也是由于电池不同的内部电阻),但它可能是比较技术的唯一真正方法。以下图表进一步说明了这一点。
锂-放电能力相对于终端电压
铅酸-放电能力相对于终端电压
可用能源(铅酸)
可用能源(锂)
电荷效率
我们在放电过程中看到的许多情况,在充电的反向过程中也是如此。不要被下面所示的大型发电机所推迟,因为这个博客只展示了一系列的场景。解决方案在原则上是可伸缩的。首先,让我们比较一下在整个充电周期中,左边的铅酸和右边的锂的充电效率。与锂相比,最后20%的铅酸技术电池充电总是缓慢和低效的。这在更下面的图像中的燃料成本(或任何充电源)中得到了证明。也注意到负责时间的差异。
注: 收费率
大型AGM电池的建议充电率为0.2c。120a用于600个电池组,包括两个平行的200块电池组。
较高的充电率会使电池加热(在这种情况下,为了防止热失控,绝对需要温度补偿、电压感应和良好的通风),由于内部电阻,当电池仅充电60%或更少时,就会达到吸收电压,从而需要较长的吸收时间才能使电池完全充电。
因此,高充电率不会大大缩短铅酸技术电池的充电时间。
相比之下,200号锂电池最多可充电500A,但建议的最大周期寿命为100A(0.5C)或更少。这再次表明,在放电和电荷锂是优势.
电池选择、市场和周期寿命
根据您如何处理电池,您可以合理地预期以下周期的范围,前提是国防部和电池库的大小适当的负载。操作温度也起作用.电池越热,持续时间越短。电池容量也随着环境温度的降低而降低.温度变化的基线是摄氏25度。
结论
显然,AGM电池需要比锂电池更频繁地更换。应铭记这一点,因为这需要时间、安装和运输费用,这进一步抵消了锂初始资本成本的增加,以及锂充电成本的降低。
无论你选择什么样的电池,从一开始就有资本成本和技术风险。如果你有资本支付更高的锂前期成本,你可能会发现生活更容易,而且随着时间的推移,这种选择是一种成本有效的选择。这在很大程度上取决于操作者的知识以及他们如何处理电池系统。有句古话说电池不会死,他们会死。良好的管理实践是你对早期失败的保险,无论使用的技术.
锂离子对AGM?你的选择。我个人认为,现在是考虑将海洋工业中的锂作为一种成本效益高、可靠、高性能的解决方案的时候了。上周(你知道,这只是出于好奇)我去试驾了锂离子动力的特斯拉S型汽车--正如我们所知,现在没有一个自重的电动汽车制造商还会使用铅酸电池技术。是时候让海运业赶上了吗?