Kaksi yleisintä akkutyyppiä energian varastointiin ovat lyijyhappo- ja litiumioniakut. Molempia on käytetty erilaisissa sovelluksissa niiden tehokkuuden perusteella. Tässä blogissa vertaamme lyijyhappo- ja litiumioniakkuja ottaen huomioon useita tekijöitä, kuten hinta, ympäristövaikutukset, turvallisuus ja lataustavat. Näiden seikkojen ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan tarpeisiisi parhaiten sopivan akun.
Lyijy-happo vs litiumioniakut – kumpi on parempi?
Litiumioniakut ja lyijyakut käyttävät samanlaista energian varastointi- ja jakelutekniikkaa, molemmat voidaan ladata ja niillä on pitkä käyttöikä. Tämän vertailun tarkoituksena on verrata niiden ominaisuuksia ja auttaa akun valinnassa tarkastelemalla useita huomioitavia näkökohtia:
1. Valmistusaineet
Tärkein ero litiumioniakkujen ja lyijyakkujen välillä on katodissa, anodissa ja elektrolyytissä käytetty materiaali.
- Lyijyakussa lyijy toimii anodina, kun taas lyijyoksidi toimii katodina. Sitä vastoin litiumioniakussa hiili toimii anodina ja litiumoksidi katodina.
- Lyijyakut käyttävät rikkihappoa elektrolyyttinä, kun taas litiumioniakut käyttävät litiumsuolaa.
Tässä ionit kulkevat anodilta katodille elektrolyytin kautta purkamisen aikana, ja käänteinen prosessi tapahtuu latauksen aikana.
2. Paino ja koko
Litiumakut ylittävät lyijyakut energiatiheyden ja akkukapasiteetin suhteen. Seurauksena, litiumparistot ovat paljon kevyempiä sekä kompakteja kuin vastaavan kapasiteetin lyijyakkuja.
Katso myös: AC Vs DC kytketty: akun säilytys, oskilloskooppi ja pääte
3. Purkaussyvyys (DOD)
Akun purkaussyvyys edustaa sitä prosenttiosuutta akun koko kapasiteetista, joka voidaan turvallisesti kuluttaa akkua vahingoittamatta. Lyijyakkujen purkaussyvyys on 50 %, kun taas litiumakkujen purkaussyvyys on 80 %, mikä tarkoittaa litiumioniakkuja voidaan käyttää pitkiä aikoja ennen kuin se on ladattava.
Litium-ioniteknologian ylivoimaisen purkaussyvyyden vuoksi litiumioniakuilla on suurempi tehokkuus kuin lyijyakuilla, varsinkin kun otetaan huomioon litiumioniakkujen korkeampi energiatiheys. Lisäksi nykyaikaisten litiumioniakkujen DOD on 100%.
4. Akun kapasiteetti
Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa oppikaamme, kummalla on parempi akun kapasiteetti. Akun kapasiteetti on mittaus siitä, kuinka paljon energiaa se pystyy säilyttämään ja myöhemmin vapauttamaan. Huolimatta akkumallien ja yritysten välisistä kapasiteettimäärityksistä, litiumioniakuilla tiedetään olevan paljon parempi energiatehokkuus verrattuna lyijyakkuihin. Heidän takiaan suurempi energian varastointikapasiteetti, litiumioniakut voivat varastoida enemmän energiaa samassa tilavuudessa kuin tavallinen akku. Tämän ansiosta tällä akulla toimivat laitteet voivat toimia pidempään, koska vapautuva energiamäärä lisääntyy.
Lue myös: Kuinka laskea aurinkokunnan akun kapasiteetti?
5. Latausaika
Litiumioniakut latautuvat huomattavasti nopeammin kuin lyijyakut. Jos esimerkiksi lyijyakun lataaminen vaatii kahdeksan tuntia, saman kapasiteetin litiumioniakku latautuu todennäköisesti alle kahdessa tunnissa. Litiumioniakkujen ja lyijyakkujen latausajan vertailu on merkittävä, koska litiumioniakut latautuvat kahdeksan kertaa nopeammin kuin lyijyakut. Yksi syistä, miksi litiumioniakut valitaan useimpiin sähköajoneuvoihin, on niiden kyky latautua nopeasti.
6. Energiatiheys tai ominaisenergia
Kun valitset akkua tiettyyn sovellukseen, energiatiheys on kriittinen tekijä, joka on otettava huomioon. Se ilmaisee akun kapasiteetin ja painon välistä suhdetta. Litiumakut tarjoavat korkeamman energiatiheyden kuin lyijyakut, mikä tekee niistä paremman vaihtoehdon sähköautosovelluksiin.
7. Kulut
Lyijyakut ovat halvempia ja helpompia asentaa kuin litiumioniakut. Kuitenkin litiumioniakut, jotka maksavat lähes kaksi kertaa niin paljon, ylittävät ne pitkäikäisyydessä. Näin ollen litiumioniakkujen ja lyijyakkujen kustannuksia verrattaessa lyijyakut voivat aluksi tuntua kustannustehokkailta, kun otetaan huomioon niiden käyttöikä, litiumioniakut voivat osoittautua pitkällä aikavälillä taloudellisemmiksi huolimatta niiden korkeammista alku- ja asennuskustannuksista.
8. Cycle Life
Jakson käyttöikä määritellään tyypillisesti lataus- ja purkausjaksojen määränä, jonka akku voi käydä läpi menettämättä huomattavaa tehokkuutta, on kriittinen sen pitkäikäisyyden kannalta. Litiumioniakkujen käyttöikä on ylivoimainen jopa 5,000 XNUMX syklillä, eivätkä ne vaikuta niihin purkaustekijät. Toisaalta lyijyakut kestävät 300–500 sykliä, ja kokonaispurkaus vaikuttaa niihin merkittävästi. Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa Litiumioniakkujen kyky sietää enemmän jaksoja tarkoittaa pidempää käyttöikää, mikä korostaa niiden parempaa kestävyyttä verrattuna lyijyakkuihin.
Lue myös: Pitääkö AGM-akut tuulettaa?
9. Kestävyys
Akun kestävyys mitataan usein sen käyttöiän perusteella. Hyvin huollettu lyijyakku voi kestää jopa kaksi vuotta, jos se ladataan 50 % kulutuksen jälkeen. Elinajanodote putoaa kuitenkin noin vuoteen tai noin 350 sykliin, kun se on täysin käytetty tai käytetty yli 80 %. Litiumioniakut kestävät jopa 10,000 XNUMX sykliä. Akkujen ikääntyessä, kuten aurinkopaneelit, ne kuitenkin heikkenevät ja menettävät tehokkuutta. Joten, kestävätkö litiumakut pidempään kuin lyijyhappo? Kyllä, he tekevät kestävät pidempään kuin lyijyakut. Katso tuleva jakso ymmärtääksesi paremmin.
10. turvallisuus
Akkuvauriot voivat johtua useista syistä. Lyijyakut sisältävät runsaasti syövyttävää rikkihappoa ja ylilatautuessaan se voi vuotaa vapauttaen vety- ja happikaasuja, jotka voivat aiheuttaa räjähdyksiä. Lisäksi, Litiumioniakut ovat alttiita lämpökarkaalle, tila, jossa sisäinen lämmöntuotanto ylittää lämmön haihtumisen, mikä voi aiheuttaa räjähdyksen. Tästä syystä on erittäin tärkeää käyttää suurjänniteakkuja varoen. Ylilataus voi aiheuttaa räjähdyksiä sekä lyijyhappo- että litiumioniakuissa.
Siksi tämä vertailu määrittää, pitäisikö sinun valita lyijyhappo- ja litiumioniakut sovelluksestasi riippuen. Litiumioniakut sopivat sinulle, jos haluat sähköautosovelluksiin ja pitkäaikaisiin virransyöttötarpeisiin, mutta lyijyakut ovat kustannustehokkaampia varavirtasovelluksissa, kuten tietokoneiden UPS:issä ja inverttereissä. Molemmat paristotyypit aiheuttavat kuitenkin ongelmia käytön aikana.
Katso myös: Alkaliparisto vs litiumparisto - kumpi on parempi?
Kestävätkö litiumparistot pidempään kuin lyijyhappo?
Litiumioniakut ovat usein tunnettuja pitkästä käyttöiästä kestäviä lyijyakkuja 3 ja 4 kertaa pysyen tehokkaana pitkään. Korkeammista alkukustannuksistaan huolimatta litiumioniakut tarjoavat paremman pitkän aikavälin arvon pidennetyn käyttöiän ja suuremman käyttökapasiteetin ansiosta. Itse asiassa yksi litiumakku voi usein kestää jopa 10 kertaa pidempään kuin lyijyhappoparisto, mikä johtaa parempaan kustannustehokkuuteen pitkän aikavälin säästöissä.
Kun litiumioniakku on purettu 80 prosenttiin, sen käyttöikä on noin 3,500 XNUMX sykliä. Kun tyhjennetään samalle tasolle, tulvii lyijy-happoa ja venttiiliohjattu lyijyhappo (VRLA) akut tarjoavat yleensä vain 300-500 jaksoa. Tämä tarkoittaa, että a Kerran päivässä kierrätetty litiumakku voi kestää yli 14 vuotta, kun taas standardi lyijyakku kestää yleensä enintään kaksi vuotta. Lisäksi, kun akut purkautuvat, litiumioniakkujen ja lyijyakkujen latausprosessi vaihtelee suuresti niiden erilaisen sähkökemiallisen koostumuksen vuoksi.
Katso myös: Mullistava energian varastointi: Kattava katsaus BYD-akuihin
Mikä on litiumioniakkujen ja lyijyhappojen hinta?
Kun olemme oppineet kestävätkö litiumparistot pidempään kuin lyijyhappoa, verrataan akkujen hintaa. Litium-ioni- ja lyijyakkujen hinnoitteluun liittyy useita tekijöitä. Se sisältää asennetun kapasiteetin, käyttökapasiteetin, purkaussyvyyden, tehokkuuden ja lataus-/purkausnopeuden rajoitukset.
Koska litiumionijärjestelmä vie vain kuudesosan lyijy-happojärjestelmän tilavuudesta johtuen 3.5 kertaa suuremmasta energiatiheydestä, se voidaan purkaa täysin, toisin kuin AGM-akut, jotka voidaan purkaa vain 50 prosenttiin. Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa käydään läpi kustannusten jakautuminen, joka on seuraava:
| Tekijät | LEAD-ACID AGM (imukykyinen lasimatto) | LITIUMIONI |
| Asennettu kapasiteetti | 100 kWh | 50 kWh |
| Käytettävissä oleva kapasiteetti | 50 kWh | 50 kWh |
| Elinkaari | 500 sykliä 50 % DOD:lla (purkaussyvyys) | 3000 sykliä 100% DOD: lla |
| Asennusten määrä | 6 (1 + 5 vaihtoa) | 1 |
| Akun kulut | 60 000 € (100 € / kWh x 100 x 6) | 20 000 € (400 € / kWh x 50 x 1) |
| Asennuskulut | 12 000 € (2000 € / asennus x 6) | 2000 € (kertaasennus) |
| Kuljetuskulut | 6 000 € (1 000 € per kuljetus x 6) | 1 000 € (asennus yhdellä kertaa) |
| Kulut yhteensä | 78,000 € | 23,000 € |
| Kustannukset käyttökelpoista kWh:ta kohden sykliä kohden | 0.42 € / käyttökelpoinen kWh (78 000 / 3000 / 50) | 0.15 € / käyttökelpoinen kWh (23 000 / 3000 / 50) |
Huomautuksia: On tärkeää muistaa, että litiumioniakkujen hinta vs. lyijyhappo on voi muuttua toimitusketjun keskeytyksistä, raaka-aineiden hinnoittelun vaihtelusta ja akkutekniikan kehityksestä johtuen. Ennen kuin teet ostoksen, ota yhteyttä lähimpään myyjään saadaksesi ajantasaiset tiedot.
Alkuperäisistä korkeammista kustannuksista huolimatta litiumioniteknologia on noin 2.8 kertaa edullisempi käyttökelpoista kWh:a kohden kuin lyijyhappo sen luontaisten etujen, pidemmän käyttöiän ja alhaisempien kuljetuskustannusten ansiosta. Olennainen seikka muistaa, että käyttökapasiteetti, tehokkuus ja muut tekijät vaikuttavat tasaiset varastointikustannukset, jota kutsutaan kokonaiskustannuksiksi kWh:ta kohden, jonka akku voi tuottaa arvioidun käyttöikänsä aikana.
Saadaksesi saman käyttökapasiteetin kuin pienemmällä määrällä litiumakkuja, sinun on ostettava paljon enemmän lyijyakkuja, mahdollisesti kaksi, kolme tai jopa neljä kertaa. Tämä korostaa, että on tärkeää ottaa huomioon akkujen kokonaiskustannukset ja hyödyllinen kapasiteetti sen sijaan, että verrattaisiin vain alkuperäistä ostohintaa.
Lue myös: Aurinkovaloakkujen lataaminen: 13 helppoa tekniikkaa
Mitkä ovat lyijyakkujen ja litiumioniakkujen edut ja haitat?
Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen edut ja haitat on lueteltu alla:
1. Litiumioniakut
- etuja Lithium-ion-akkujen vaatimukset ovat seuraavat:
- Korkeampi energiatiheys: Se tarjoaa korkeamman energiatiheys joka voi varastoida enemmän energiaa samalla kun se on kompaktimpi ja kevyempi.
- Pidempi käyttöikä: Sillä on pidempi käyttöikä, joka kestää jopa 5 vuotta tai enemmän asianmukaisella käytöllä ja hoidolla.
- Nopeampi lataus: Se voidaan ladata huomattavasti nopeammin kuin lyijyakut vain 30 minuutissa, ne voidaan ladata 80 prosenttiin.
- Huono huolto: Se vaatii erittäin vähemmän huoltoa, eikä se vaadi säännöllisesti elektrolyyttitäyttöä tai tasauslatauksia.
- Ympäristöystävällinen: Nämä ovat huomattavasti ympäristöystävällisempiä kuin lyijyakut, koska ne eivät sisällä myrkyllisiä kemikaaleja, kuten lyijyä tai happoa, jotka voivat olla haitallisia ekosysteemille.
- haitat Lithium-ion-akkujen vaatimukset ovat seuraavat:
- Hintava: Tuotantoprosessissa tarvittavien raaka-aineiden korkeiden kustannusten vuoksi litiumioniakut ovat lyijyakkuja korkeampia.
- Turvallisuushuolet: Ne ovat alttiina lämpöpurkaukselle, joka voi johtaa räjähdyksiin tai tulipaloon liiallisesta latauksesta, ylikuumenemisesta tai akun fyysisen vaurioitumisen seurauksena.
- Rajoitettu lämpötila-alue: Niillä on rajoitettu lämpötila-alue ja ne toimivat huonosti ankarissa lämpötiloissa sekä kylmissä että kuumissa olosuhteissa.
2. Lyijyakut
- etuja lyijyakkuja ovat seuraavat:
- Halpa: Alhaisen hintansa vuoksi lyijyakut ovat huomattavasti halvempia kuin litiumioniakut, joita käytetään laajasti monissa sovelluksissa.
- Suuri teho: Näillä akuilla on suuri teho, joten niistä tulee ihanteellisia sovelluksiin, kuten auton käynnistämiseen tai raskaiden koneiden käyttöön.
- Laaja lämpötila-alue: Koska lyijyakut voivat toimia laajalla lämpötila-alueella, ne soveltuvat käytettäväksi epäsuotuisissa sääolosuhteissa.
- Todistettu tekniikka: Nämä akut ovat olleet saatavilla useiden vuosien ajan, joten ne ovat luotettava ja tehokas tekniikka, jota käytetään monenlaisissa sovelluksissa.
- haitat Lyijyakuista ovat seuraavat:
- Raskas ja iso: Nämä ovat raskaampia ja isompia kuin litiumioniakut, joten ne eivät sovellu käyttöön, jossa paino ja koko ovat ratkaisevia.
- Lyhyempi käyttöikä: Niiden käyttöikä on lyhyempi kuin litiumioniakut, jotka kestävät normaalisti 2-3 vuotta ja vaativat säännöllistä huoltoa.
- Huolto: Nämä vaativat säännöllistä elektrolyyttitäydennystä ja tasauslatauksia. Jos näin ei tehdä, se voi heikentää suorituskykyä ja lyhentää käyttöikää.
- Ympäristöhuolet: Ne sisältävät myrkyllisiä kemikaaleja, kuten lyijyä ja happoa, jotka voivat olla haitallisia ympäristölle, jos niitä ei hävitetä asianmukaisesti.
Yhteenvetona voidaan todeta, että lopullinen valinta lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa voidaan määrittää tarpeidesi perusteella. Jos kustannukset ja teho ovat tärkeitä näkökohtia, voidaan käyttää lyijyakkuja. Jos kuitenkin arvostat energiatiheyttä, pitkäikäisyyttä ja ympäristön kestävyyttä, voit valita litiumioniakut. Lisää vertailuasiakirjoja löydät verkkosivuiltamme.
