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Baterías solares de ciclo profundo
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Batería de litio y fosfato de hierro
Por qué elegir la batería de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP)?
Características y beneficios en comparación con el SLA
Bienvenido al primero de una serie de artículos sobre baterías de litio. Este artículo cubrirá las características y beneficios de un Batería de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) en comparación con el tradicional Ácido de plomo sellado (SLA) tecnología de batería. Dado que la discusión gira en torno a LiFePO4 y SLA, el artículo se concentra en aplicaciones de 12VDC y 24VDC.
Diferentes tecnologías de litio
En primer lugar, es importante tener en cuenta que existen muchos tipos de baterías de "iones de litio". El punto a tener en cuenta en esta definición se refiere a una "familia de baterías".
Hay varias baterías de "iones de litio" diferentes dentro de esta familia que utilizan diferentes materiales para su cátodo y ánodo. Como resultado, presentan características muy diferentes y, por lo tanto, son adecuados para diferentes aplicaciones.
Baterias Li-Ion litio Ion
Característica - Curva de descarga plana:
Comparación
● A una descarga de 0.2 C (20 A)
● AGM: cae por debajo de 12 V después
● 1.5 horas de tiempo de ejecución
● LiFePO4: cae por debajo de 12V después de aproximadamente 4 horas de tiempo de ejecución
Beneficios
● Uso más eficiente de la capacidad de la batería
● Potencia = Voltios x Amperios
● Una vez que el voltaje comienza a caer, la batería deberá suministrar amperes más altos para proporcionar la misma cantidad de energía.
● Un voltaje más alto es mejor para la electrónica.
● Mayor tiempo de ejecución para el equipo.
● Uso completo de la capacidad incluso a alta tasa de descarga
● Descarga AGM @ 1C = 50% de capacidad
● Descarga de LiFePO4 @ 1C = 100% de capacidad
Esta característica es poco conocida pero es una gran ventaja y brinda múltiples beneficios. Con la curva de descarga plana de LiFePO4, el voltaje del terminal se mantiene por encima de 12V para un uso de capacidad de hasta un 85-90%. Debido a esto, se requieren menos amperios para suministrar la misma cantidad de energía (P = VxA) y, por lo tanto, el uso más eficiente de la capacidad conduce a un tiempo de ejecución más prolongado. El usuario tampoco notará antes la ralentización del dispositivo (carrito de golf, por ejemplo).
Junto con esto, el efecto de la ley de Peukert es mucho menos significativo con el litio que con el AGM. Esto da como resultado tener disponible un gran porcentaje de la capacidad de la batería sin importar la tasa de descarga. A 1C (o descarga de 100A para una batería de 100AH), la opción LiFePO4 todavía le dará 100AH frente a solo 50AH para AGM.
¿Por qué LiFePO4?
De todas las opciones de litio disponibles, hay varias razones por las que se ha seleccionado LiFePO4 como la tecnología de litio ideal para reemplazar baterias SLA. Las principales razones se deben a sus favorables características a la hora de analizar las principales aplicaciones en las que actualmente existen SLA. Éstas incluyen:
● Voltaje similar al SLA (3.2 V por celda x 4 = 12.8 V) lo que los hace ideales para el reemplazo del SLA.
● Forma más segura de las tecnologías de litio.
● Respetuoso con el medio ambiente: el fosfato no es peligroso y, por lo tanto, es amigable con el medio ambiente y no representa un riesgo para la salud.
● Amplio rango de temperatura.
Característica - Mayor uso de capacidad:
Comparación
● DoD recomendado por AGM = 50%
● LiFePO4 recomendado DoD = 80%
● Ciclo profundo AGM - 100AH x 50% = 50Ah utilizable
● LiFePO4 - 100 Ah x 80% = 80 Ah
● Diferencia = 30 Ah o 60% más de capacidad de uso
Beneficios
● Mayor tiempo de ejecución o batería de menor capacidad para reemplazo
El mayor uso de la capacidad disponible significa que el usuario puede obtener hasta un 60% más de tiempo de ejecución con la misma opción de capacidad en LiFePO4, o, alternativamente, optar por una batería LiFePO4 de menor capacidad y, al mismo tiempo, lograr el mismo tiempo de ejecución que el AGM de mayor capacidad.
Característica - Mayor eficiencia de carga:
Comparación
● AGM: la carga completa tarda aprox. 8 horas
● LiFePO4: la carga completa puede ser tan baja como 2 horas
Beneficios
● Batería cargada y lista para ser utilizada de nuevo más rápidamente.
Otro gran beneficio en muchas aplicaciones. Debido a la menor resistencia interna, entre otros factores, LiFePO4 puede aceptar carga a una velocidad mucho mayor que AGM. Esto les permite cargarse y estar listos para usar mucho más rápido, lo que genera muchos beneficios.
Características y beneficios de LiFePO4 en comparación con SLA
A continuación se muestran algunas características clave de una batería de fosfato de hierro y litio que brindan algunas ventajas significativas de SLA en una variedad de aplicaciones. Esta no es una lista completa, sin embargo, cubre los elementos clave. Se ha seleccionado una batería AGM de 100AH como SLA, ya que es uno de los tamaños más utilizados en aplicaciones de ciclo profundo. Este AGM de 100AH se ha comparado con un LiFePO100 de 4AH con el fin de comparar un igual por igual lo más cerca posible.
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Quito, Ecuador, Sudamerica
Fosfato de litio y hierro (LiFePO4)
El fosfato de litio y hierro (LiFePO4) es una tecnología de litio bien conocida en el mundo debido a su amplio uso y su idoneidad para una amplia gama de aplicaciones.
Las características de bajo precio, alta seguridad y buena capacidad de energía específica, hacen de esta una opción sólida para muchas aplicaciones.
El voltaje de la celda LiFePO4 de 3.2 V por celda también la convierte en la tecnología de litio preferida para el reemplazo de baterias de ácido de plomo sellado en una serie de aplicaciones clave.
Característica - Peso:
Comparación
● LifePO4 es menos de la mitad del peso del SLA
● AGM ciclo profundo - 27.5 kg
● LiFePO4 - 12.2 kg
Beneficios
● Aumenta la eficiencia del combustible
○ En aplicaciones de caravanas y embarcaciones, se reduce el peso de remolque.
● Aumenta la velocidad
○ En aplicaciones de embarcaciones, se puede aumentar la velocidad del agua
● Reducción del peso total
● Mayor tiempo de ejecución
El peso tiene una gran influencia en muchas aplicaciones, especialmente cuando se trata de remolque o velocidad, como caravanas y paseos en bote. Otras aplicaciones que incluyen iluminación portátil y aplicaciones de cámara donde es necesario llevar las baterías.
Característica - Mayor vida útil:
Comparación
● Hasta 6 veces el ciclo de vida
● Ciclo profundo AGM: 300 ciclos @ 100% DoD
● LiFePO4 - 2000 ciclos a 100% DoD
Beneficios
● Menor costo total de propiedad (costo por kWh mucho menor durante la vida útil de la batería para LiFePO4)
● Reducción de los costos de reemplazo: reemplace el AGM hasta 6 veces antes de que sea necesario reemplazar el LiFePO4
El mayor ciclo de vida significa que el costo inicial adicional de una batería LiFePO4 está más que compensado durante el uso de la batería. Si se usa a diario, será necesario reemplazar un AGM aprox. 6 veces antes de que sea necesario reemplazar el LiFePO4
Característica - Tasa de autodescarga baja:
Comparación
● AGM: descarga al 80% de SOC después de 4 meses
● LiFePO4: descarga al 80% después de 8 meses
Beneficios
● Se puede dejar almacenado durante más tiempo.
Esta característica es importante para los vehículos recreativos que solo pueden usarse durante un par de meses al año antes de almacenarse durante el resto del año, como caravanas, botes, motocicletas y motos de agua, etc. Junto con este punto, LiFePO4 no se calcifica y, por lo tanto, incluso después de permanecer durante períodos prolongados de tiempo, es menos probable que la batería se dañe permanentemente. Una batería LiFePO4 no se daña si no se deja almacenada en un estado de carga completa.
