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铅酸VS锂离子电池

杰森Svarc

simpleiphi_pylontech_lithium_vs_narada_bae_lead-acid_battery.jpg.

近年来,锂离子电池潮湿潮流,并将铅酸电池升值为优选的选择家庭太阳能beplay全站App存储系统。但这并不意味着铅酸电池已经死了!铅酸电池技术仍在推进,释放高性能管状凝胶BAE和Sonnenschein等公司的电池,以及先进的lead-carbon电池内,GS汤YHI权力。

在这篇综述中,我们比较了两种流行的锂离子电池(LFP),来自领先的制造商Simpliphi和Pylontech与最新的深循环铅酸和lead-carbon电池.直接比较并不容易,因为每个电池类型的行为不同,具体取决于放电速率,放电深度和所需的循环寿命。完整的电池比较标准在详细中解释完整的太阳能电池审beplay全站App查

最佳电池类型用于太阳能存储beplay全站App

锂离子电池目前被广泛认为是一般储能应用的最佳电池类型,因为它具有很高的能量密度和非常高的效率,下文将详细说明。然而,锂电池的种类不止一种。用于家庭储能的锂电池大多采用磷酸铁锂(LiFePO4或LFP)电池,因为其成本低、循环寿命长。然而,一些知名制造商,如特斯拉和LG化学使用锂NMC电池,你可以阅读更多在这里.在这篇综述中,我们将重点关注美国领先制造商的锂电池simpliphi.以及广受欢迎的中国制造商Pylontech。


电池容量 - 放电深度

电池容量在AMP小时(AH)或千瓦时(千瓦时)测量。所使用的能量量,被称为放电深度或国防部的百分比占总电池容量的百分比,参见下面的图。

要将AH转换为KWH,简单地将电池均匀乘以总电池组电压。例如,24V铅酸蓄电池组成,用12×单电池(2V)600AH电池:12×2V x 600Ah = 14,400Wh。然后可以将其除以1000以转换为千瓦时 - 14.4kWh总容量。

作为一般指南,锂(LFP)电池设计用于传统的总容量(10%SOC)排出至90%铅酸(凝胶&AGM)电池一般不超过30-40%的每日基础,除非在紧急备份情况下。

电池可用容量

允许的最大日排放深度**

  • 锂离子= 80 - 90%

  • 铅酸AGM = 15 ~ 30%

  • 铅酸凝胶= 20 ~ 40%

  • 铅碳= 20至50%

**始终指的制造商规格。如果深度放电发生低于保修条件下规定的,保修可能无效。

先进的管状凝胶和铅碳电池比传统凝胶和AGM电池更耐用,可以维持更大的放电深度,可达70%(在备份情况下)。然而,电池的循环寿命将会严重减少如果每天都有深度放电。

建议设置一个最大放电深度对于铅酸和铅碳电池而不超过40%,备用情况最多为70%。另一方面,锂电池通常可以每天​​排放到70-80%,备用情况下高达95-100%*

*始终参考电池制造商规格。

此审查不包括未密封或淹水铅酸电池因为它们需要高水平的维护,任何节省的成本都可能超过定期维护工作所需的整个电池寿命。正如全太阳能电池综述所强调的那样,锂电池与传统铅酸电池beplay全站App相比有许多优势,特别是在可用容量、重量、存储空间和生命周期性能方面。


铅酸电池的优点

铅酸和铅碳深循环电池

铅酸电池技术已经存在超过100年,因此这是一个非常熟悉的技术,并且在正确安装和安装时非常安全可靠。对于较大离网系统在美国,铅酸电池仍然是最值得信赖的选择之一,一个正确设计的系统通常可以使用10-15年甚至更长(如果浅循环和温度控制)。与锂电池不同的是,铅酸电池组在一定的放电深度没有特定的截止点,所以在紧急情况下可以继续供电,直到电压达到逆变器截止点,但这会在一定程度上降低电池寿命。

  • 熟练的技术

  • 高达15年的生活(在较低的DOD)

  • 很容易回收

  • 没有低SOC切口或高温切口

深循环铅酸电池已经存在几十年,但最近先进,管状,凝胶深循环电池使铅酸的使用寿命延长至15年。有许多成熟的公司生产非常高质量的管状凝胶铅酸(技术上称为OPzV)和铅-碳电池。以下是世界上许多领先的铅酸电池制造商名单:

  • 纳拉达(Lead-carbon)

  • 义力量(Lead-carbon)

  • 特洛伊的电池

  • gs yuasa

  • Sonnenschein

  • 英国宇航系统公司

  • Hoppecke.

  • 标签

为了下面的对比,我们选择了著名的德语英国宇航系统公司beplay全站App太阳能PVV凝胶铅酸电池,以及以南都REXC为代表的铅碳电池在本文综述。


锂电池的优点

最佳锂离网电池选项

锂电池最明显的优势是小巧的尺寸和重量因为它的能量密度极高。一般来说,LFP锂电池的尺寸和重量大约是同等铅酸电池的25%,这得益于锂电池的高放电深度。锂电池系统通常由较小的,易于处理的模块组成,大小从2kWh到4kWh,这给了很多更具灵活性当调整系统时。如果以后需要,还可以添加额外的容量。

  • 高效率 - 高达98%

  • 高能量密度-结构紧凑,重量轻

  • 可用容量可达100%

  • 部分电荷状态(PSOC)不是问题

  • 长达10年保修期

当负载时,锂的电压降非常低,即使在高负载(*48V)下,一般也不会从标称电压波动超过1-2伏。这是由于内阻比铅酸电池低得多。低电阻导致最大的优势而锂的这一特性是在充放电过程中损耗低,导致非常往返效率高.这将在本文的最后进行更详细的解释。


详细的电池细分

Simpliphi Phi.

Simpliphi Phi off-Grid电池.jpg

Simpliphi Power.是一家总部位于美国的电池制造商,自2002年以来一直是锂离子电池的领先开发商。Simpliphi PHI电池最初是为耐用的远程军事和移动电力系统开发的,以其极高的循环寿命、安全性和稳定性而闻名。

Simpliphi PHI系列磷酸铁锂(也称为磷酸铁锂或LFP)电池在家庭电池市场是相当独特的,是唯一的完全模块化电池系统可用的。不像大多数住宅锂电池系统是固定容量或限制2-4个模块并行,PHI范围是完全可扩展的,只受逆变器和太阳能阵列容量的限制。beplay全站App通过在每个电池中内置BMS或电池管理系统,Simpliphi声称PHI电池不需要通风,冷却或热调节。考虑到锂LFP是可用的最稳定的锂化学物质和已证实的跟踪记录,PHI范围似乎是市场上可用的最强大的电池系统之一,是唯一的“下降”铅酸电池的替代品。

Simpliphi还提供了最佳保修的任何电池在市场上令人印象深刻的10000周期/ 10年保修(80%国防部)和3500周期/ 10年保修100%国防部。然而,与所有电池保修一样,在这种情况下,它们的主要保修条件是电池的工作温度范围(0 - 43℃)和充放电速率不大于1.6kW (PHI 3.4电池)保证文档

  • 3.5kWh 100%可用3500次至80%保留容量(EOL)

  • 输出功率-连续= 1.6kW (3 ×单位= 4.8kW),最大峰值= 3.0kW每单位

  • 往返效率(声称)= 98%

  • 3.5KWH模块= AU $ 3500(US $ 3000) - 每次可用的成本KWH = AU $ 1028

  • 保修是10年 - 见保修证书更多细节。

参见SimpliPhi PHI电池规格数据表细节


幽灵

Pylontech US2000B.JPG.

Pylon Technology的磷酸亚铁锂电池(LFP)是首批锂电池,它将锂电池和电池管理系统封装在一个简单的机架安装单元中。第一代Extra2000被US2000B取代,它有许多改进和更强大的电池电缆连接。US2000B是相同大小的2.4千瓦时模块(以前带有触摸屏界面),允许轻松设置和监控,并同时连接多个单元。PylonTech还为商业应用提供更高电压模块。

多家大型太阳能制造商和分销商,包括SolaX、Canadian solar和Redback Technologies,经常重新包装和使用pylontechbeplay全站App电池模块。

通常考虑锂硫化锂(LFP)最稳定的特别是在40℃以上的高温下(在澳大利亚很常见),这是由50℃的高电池截止温度突出。在80%放电深度的6000次循环中,循环寿命也相当高,尽管尚不清楚在这些循环次数之后,寿命结束(EOL)的保留容量是多少?

保修5年5年,规定了60%的EOL能力,持续10年保修。请注意以前的保修状态每年不超过360周期。基于这,新的电池性能保持不变,我们可以在80%国防部假设3,000个周期。电池模块在48V的标称电压下操作,现在在短的放电持续时间为60秒的较高峰值功率输出的5kW(以前的型号为2.2kW)。更新的US2000B电池零售价格与前一个2000的价格相同。

  • 1.92kWh(80%)可用于3000个循环至70%保留能力(EOL)

  • 电源输出 - 连续@ 48V = 2.4kW,最大峰值4.8kW(1分钟)

  • 往返效率= 94%

  • US2000B =澳元$1290 (US$1100) -每可用千瓦时成本=澳元$752

  • US2000B -保修期:10年(在线注册后)至60%的保留容量。指保证文档在这里

看到完整的详细的PylonTech电池数据表和手动在这里


纳Lead-Carbon

narada_lead-acid_battery_review.jpg.jpg.

浙江纳瓦达电源有限公司是一家主要专注于电力系统和储能解决方案的公司。这REXC系列铅碳基于基于电池技术使用具有高电容和负极的高电容的纳米碳材料。该公司声称这组合了铅酸电池和超级电容器的优点,以实现更快的充电。铅碳电池技术不仅提供较高的能量密度,而且提供高功率,快速充电和放电,比传统的铅酸电池更长的循环寿命。然而,电池目前仅在大型6V和12V模块中可用,因此可以在6kWh以上的可用容量中需要多个电池,这对于大型系统不理想,但适合大多数国内混合设置。此外,额定容量也只能以100小时(C100)的非常缓慢的放电率,这对于杂交形势不适用于完全放电,更可能超过12小时或更短。尽管在40degc的高温下可以获得3000个循环的要求保护的循环寿命,但理论上,它们应该在较低温度下持续更长时间。保修5年 - 见保修证书

  • 24V Bank = 12 x 2V 600AH(C10)= 6.6kWh可用于3000辆保留容量(EOL)

  • 电源输出 - 连续@ 48V Bank = 5.0kW,达到10kW

  • 往返效率(估计)= 83%(基于10小时放电率 - C10)

  • 12 × 2V 600Ah电池= US$5,000 (AU$6,600) -每可用千瓦时成本= AU$888.00

请参阅此处的全电池规格表 -纳拉达权力


BAE凝胶铅酸

BAE_Secura_PVV_battery_review.jpg

BAE凝胶Secura电池是优质的德国制造的铅酸酸基电池,专为离网和混合装置设计而设计。BAE制造各种尺寸和电压配置的各种电池,但是此评价,我们将专注于凝胶Secura PVV Solar(管状凝胶)范围。beplay全站App

BAE一直生产生产铅酸酸基电池100多年,最新的凝胶Secura PVV电池设计采用先进的管状板电极,具有耐腐蚀的铅钙合金中的编织聚酯护手和固体栅格。完全密封的维护免提电池设计利用VRLA技术,并已被证明在恶劣的条件下进行,温度升高。

BAE Secura PVV电池是单节2V电池,因此需要12节或24节串联电池配置,以分别产生24V和48V标称电压的电池组,请参阅我们的电池文章为更多的信息.像大多数VRLA电池一样的Secura系列可在大量的尺寸范围内提供,从140Ah到大量的4940Ah,又使各种电池组容量能够高达235kWh或更高。如上所述,我们选择了比较的较小的770Ah(C25)电池(610AH @ C10)。BAE电池能够深度排放到最多80%的总容量,但本文的目的是我们将使用50%的国防部,根据规范将为生命结束提供3000个周期(EOL)。保修:5年

  • 48V bank = 24 x 2V 610Ah = 12.6kWh可用3000次至80%保留容量(EOL)

  • 输出功率-连续@ 48V组= 5.0kW,峰值9kW或更高**

  • 往返效率(估计)= 82%(基于10小时率 - C10)

  • 24 × 2V 610Ah电池= $10,000 (AU$12,500) -每可用kWh成本= $879.00

查看完整BAE Secura PVV电池规范

**与锂基电池不同,铅酸电池组的连续和峰值功率输出取决于电池容量的选择,最高可达(235kWh @ 48V),因此功率输出可额定高达100kW。


电池比较结果

每千瓦时的前期成本 - 可用容量

结果包括所有8节电池完整的太阳能电池审beplay全站App查

电池比较-估计电池循环寿命和容量随时间的退化-参考全文

看到完整的结果太阳能电池竞争beplay全站App评论文章

电池效率

电池效率,也称为往返效率,在使用过程中充电和放电效率或输。由于物理定律,从一种形式转移能量转移到另一种形式的能量损失导致。在这种情况下,转移在电池充电期间从电气到化学能力,并且在放电期间化学回到电气。通常,铅酸电池的损失高于15-20%,而大多数锂离子电池在2-8%下显着降低。

铅酸或铅碳电池系统的另一个问题是充电时间比锂电池系统长得多。根据放电深度的不同,铅酸充电周期(体积吸收阶段)可能需要2至4小时。这意味着在恶劣或间歇性的天气,充电效率可能非常低,完全充电可能无法实现,这可能会减少电池寿命。相比之下,锂电池充电速度非常快(1 - 2小时),吸收能量的效率也高得多。

  • 深循环铅酸效率= 78% - 85%

  • LFP电池效率= 92% - 98%

与铅酸电池不同的是,锂离子电池可以长时间承受部分充电状态(POS),而不会出现降解或硫化问题。铅酸蓄电池定期不完全充电(可能在冬季发生)会显著降低大多数铅酸蓄电池(AGM或Gel)的寿命。


空间和重量

对于许多固定装置来说,重量并不总是一个大问题,但如果空间有限,铅酸电池组就会非常重,需要为小区域配备特殊的货架系统。当空间成为一个问题时,铅酸电池就有问题了,因为它们占用了相当大的空间,而且需要通风和气流,让微量气体在充电期间逸出,并在较高的温度下保持电池的凉爽。

即使是相对较小的24V铅酸电池组,重量也可达半吨。

即使是相对较小的24V铅酸电池组,重量也可达半吨。

另一方面,锂电池有更高的能量密度,因此需要更少的空间。锂电池模块的另一个优点是在充电过程中不排出任何挥发性气体,因此不需要等量的通风。这意味着它们通常可以毫无顾虑地存放在大多数不宜居住的房间或车库中。此外,大多数锂电池都有一个内部电池监测系统(BMS),该系统可以监测电池温度和电压,如果温度超过上限(通常高于45℃),可以关闭电池。BMS保护是一个很好的安全特性,但锂电池不应该安装在密闭空间或室外炎热的、半暴露的、没有通风的地方。

离网系统的电池

最近,锂电池由于高效率(95至98%)和可扩展性,系统已经变得极其流行的离网安装。相比之下,耐酸电池组有固定尺寸或容量,一旦安装一次就无法添加额外的容量。如果空间是锂电池,与铅酸相比,锂电池也具有更高的能量密度,因此更轻,更紧凑。当使用外栅格时,可能是锂电锂的最大优势是延长时间的低电荷(部分充电状态)而没有任何负面影响,例如硫化铅酸电池的常见问题.

阅读更多关于最好的离网电池系统在我们详细的离网系统中审查。

Powerplus能源锂离网电池系统

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