Lithium batterijen 
Op deze pagina worden Lithium-Ion batterijen beschreven in service en tractie toepassingen (servicevoertuigen, industrie, energie opslag en marine en recreatie).
We zijn inmiddels aardig gewend geraakt aan Lithium-Ion accu’s door de vele toepassingen in smartphones, laptops, draadloze elektrische gereedschappen en in de grotere vermogens zoals elektrische voertuigen, scooters, fietsen etc.
In een paar pagina’s willen wij u informeren over de voor en nadelen en hoe hiermee om te gaan zodat u een afgewogen keuze kunt maken voor uw toepassing.
Heeft u na het lezen van dit document nog vragen, stel u vraag dan via info@olieleverancier.com of kijk op onze site www.acculeverancier.com
Lithium-Ion levert aanzienlijke gewichtsbesparing
50% minder volume dan lood-zuur batterijen en tot 70% minder gewicht voor dezelfde beschikbare Ah capaciteit.
Zeer lange levensduur
Lithium-Ion cellen hebben een levensduur van circa 2000 cycli bij 80% ontlading, circa 3000 cycli bij 70% ontlading (verschilt per fabrikant) Bij semi tractie e AGM batterijen geldt een gemiddelde levensduur van 200-400 cycli bij 50% ontlading. Lithium-Ion cellen leveren bijna dezelfde hoeveelheid stroom bij elke belasting (of dit nu met 10%, 50% of 200% van de normale capaciteit is) in tegenstelling tot een lood-zuur batterijen die slechts een fractie van de normale capaciteit kan leveren als die met grote stromen wordt belast. Dit komt doordat de stroom in een batterij steeds meer weerstand ondervindt als de belasting toeneemt. Bij Lithium-Ion is dit praktisch niet aan de orde.
Snel en efficiënt laden
99% laadrendement tegen 70-80% bij lood-zuur batterijen. Als u gaat laden middels zonne energie of een generator levert dit 20-30% meer bruikbare energie op.
Nog veel belangrijker is dat, indien u laadt middels de dynamo op de motor, de accu veel sneller opgeladen is. U heeft dus veel minder draaiuren nodig. Bij servicewagens in een wagenpark levert dit op jaarbasis een enorme brandstof en onderhoudsbesparing op. Uiteraard geldt dit ook bij toepassingen in combinatie met een generatorset.
Veilige chemische samenstelling
De chemische samen stelling van LifePO4 is uitermate stabiel en elimineert een thermische meltdown zoals bij Lithium-Ion batterijen met afwijkende chemische samenstelling voor kan komen.
Welk soort Lithium-Ion batterij?
De technologie van Lithium-Ion batterijen heeft het mogelijk gemaakt om levensvatbare elektrische auto’s te produceren.
De chemische samenstelling van Lithium-ijzer-fosfaat (LifePO4) is ook in Lithium-Ion tractiebatterijen te vinden voor mobiel, industrieel en maritiem gebruik.
LifePO4 heeft niet de allerhoogste vermogensdichtheid maar het is een veilige samenstelling die er voor zorgt dat men de batterijen kan bouwen welke een goede en betrouwbare vervanging voor lood-zuur batterijen zijn.
Er zijn wereldwijd maar een beperkt aantal bedrijven die de LiFePO4 cellen produceren. Deze cellen worden in verschillende formaten met verschillende eigenschappen gefabriceerd. De twee belangrijkste soorten zijn de zogenaamde cylindrische en prismatische cellen.
De cylindrische cellen bieden alle voordelen van de LiFePO4 samenstelling en bieden een geweldige prestatie tijdens het laden en ontladen. De capaciteit en voltage per cel is relatief klein, zodat een complete batterij moet worden opgebouwd uit vele cellen binnen een complexe behuizing. Hierdoor zijn de productiekosten wel hoger.
Daarnaast zijn de prismatische cellen, deze hebben een rechthoekige plaat-constructie met een positieve en negatieve pool aan de boven of voorzijde. Deze prismatische cellen kunnen weer onder iedere hoek worden gemonteerd, maar bij de montage moet men rekening houden met enige zwelling van de cellen tijdens hoge laadstromen. De behuizing van onze batterijen is speciaal hiervoor ontwikkeld en waardoor ze eenvoudig en veilig zijn toe te passen.
12V lood-zuur vergeleken met een 13,2V Lithium-Ion
Beide soorten Lithium-Ion cellen zijn verkrijgbaar met een nominale spanning van 3,3 volt. Dit maakt:
Hoe om te gaan met een Lithium-Ion batterij
We hebben nu behandeld waarom een Lithium-Ion accu een hele goede vervanger is voor een lood-zuur batterij. Er zijn echter een aantal voorwaarden met betrekking tot het laden en ontladen van Lithium-Ion batterijen die zorgvuldig moeten worden nagekomen om schade te voorkomen.
Het balanceren van de cellen
Bij zowel lood-zuur als Lithium-Ion accu’s zal er een zekere mate van onbalans in het spanningsniveau tussen de cellen ontstaan. Veelal, na een volledige lading, zal een lood-zuur accu genoeg in evenwicht zijn om goed te kunnen werken. Bij een Lithium-Ion batterij wordt de levensduur verlengt door het toepassen van een cel balancing systeem die elke cel bewaakt en overtollige lading van de ene cel naar de andere brengt (of een soortgelijke cel balancing methode). Zeer grote stand-by batterijen hebben vaak ook een cel balanceersysteem.
De kosten van deze grote cellen rechtvaardigen de kosten van het balanceer systeem. Een Lithium-Ion accu is veel gevoeliger voor deze onbalans in de cellen. Zonder dit op te heffen zal de batterij snel uit balans raken en leidt dit tot vroegtijdige uitval van een van de andere cellen. Er zijn twee manieren om te balanceren on the fly en aan het einde van het laadproces. Al onze Lithium-Ion batterijen zijn standaard uitgerust met deze technologie.
Onderspanningsbeveiliging
Zoals u kunt zien op de onderstaande grafiek levert een Lithium-Ion batterij een zeer contante spanning vanaf volledig vol (geladen) ten opzichte van bijna leeg, 85-90% ontlading. De spanningsval is dan kleiner dan 2V in een 13,2V systeem.
Dit is dus een zeer stabiele gelijkspanning welke pas aan het eind echt omlaag gaat. Indien de belasting aangesloten blijft en de spanning onder de 8V komt, dan kan er blijvende schade aan de batterij ontstaan!
Bij een Lithium-Ion batterij is het dus van groot belang dat men zorg draagt voor een goede onderspanningsbeveiliging zodat de belasting tijdig wordt afgeschakeld en de batterij niet zal beschadigen.
Overspanningsbeveiliging
Als er een laadbron (acculader, dynamo of solarregelaar) niet goed is afgeregeld of defect is en de spanning stijgt boven de 15 volt dan kan dat permanent schade veroorzaken aan de Lithium-Ion batterij. Dit moet dus altijd voorkomen worden. Onder en overspanningsbeveiligingen zijn dus in nagenoeg alle gevallen aan te bevelen.
Deze overspannings beveiligingen worden vaak omschreven als een Battery Management System – BMS. De verschillende functies in een BMS (kunnen) zijn:
Capaciteit van de batterij
Verscheidene Batterij Management Systemen berekenen de capaciteit van een batterij.
Deze beschikt over een lokale display of deze informatie loopt via een communicatie poort naar een externe batterij monitor (zoals een Victron BMV 600s)
Wij adviseren veelal om een batterij monitor toe te passen. Deze meet alle stromen met een zeer hoge precisie. De essentiële functie van een batterij monitor is het berekenen van de accu laadstatus en het aantal geconsumeerde Ampère uren. Standaardinformatie: accuspanning, accu laad en ontlaadstroom, laadtoestand: in Ampère uur (AH) of in %, tijd totdat de accu ontladen is, accutemperatuur (optioneel). Tevens kunt u middels deze batterij monitor een extern relais aansturen waarmee u uw eigen onder en overspanningsbeveiliging (BMS) kunt samenstellen en programmeren. Indien gewenst kunt u middels een Global Remote alle gewenste dat op afstand volgen.
De specialisten van Oliehandel de Croon kunnen u altijd helpen om bij dit soort beveiligingen de juiste keuze te maken. Stel u vragen via info@olieleverancier.com of kijk op onze site www.acculeverancier.com
Op deze pagina worden Lithium-Ion batterijen beschreven in service en tractie toepassingen (servicevoertuigen, industrie, energie opslag en marine en recreatie).
We zijn inmiddels aardig gewend geraakt aan Lithium-Ion accu’s door de vele toepassingen in smartphones, laptops, draadloze elektrische gereedschappen en in de grotere vermogens zoals elektrische voertuigen, scooters, fietsen etc.
In een paar pagina’s willen wij u informeren over de voor en nadelen en hoe hiermee om te gaan zodat u een afgewogen keuze kunt maken voor uw toepassing.
Heeft u na het lezen van dit document nog vragen, stel u vraag dan via info@olieleverancier.com of kijk op onze site www.acculeverancier.com
Lithium-Ion levert aanzienlijke gewichtsbesparing
50% minder volume dan lood-zuur batterijen en tot 70% minder gewicht voor dezelfde beschikbare Ah capaciteit.
Zeer lange levensduur
Lithium-Ion cellen hebben een levensduur van circa 2000 cycli bij 80% ontlading, circa 3000 cycli bij 70% ontlading (verschilt per fabrikant) Bij semi tractie e AGM batterijen geldt een gemiddelde levensduur van 200-400 cycli bij 50% ontlading. Lithium-Ion cellen leveren bijna dezelfde hoeveelheid stroom bij elke belasting (of dit nu met 10%, 50% of 200% van de normale capaciteit is) in tegenstelling tot een lood-zuur batterijen die slechts een fractie van de normale capaciteit kan leveren als die met grote stromen wordt belast. Dit komt doordat de stroom in een batterij steeds meer weerstand ondervindt als de belasting toeneemt. Bij Lithium-Ion is dit praktisch niet aan de orde.
Snel en efficiënt laden
99% laadrendement tegen 70-80% bij lood-zuur batterijen. Als u gaat laden middels zonne energie of een generator levert dit 20-30% meer bruikbare energie op.
Nog veel belangrijker is dat, indien u laadt middels de dynamo op de motor, de accu veel sneller opgeladen is. U heeft dus veel minder draaiuren nodig. Bij servicewagens in een wagenpark levert dit op jaarbasis een enorme brandstof en onderhoudsbesparing op. Uiteraard geldt dit ook bij toepassingen in combinatie met een generatorset.
Veilige chemische samenstelling
De chemische samen stelling van LifePO4 is uitermate stabiel en elimineert een thermische meltdown zoals bij Lithium-Ion batterijen met afwijkende chemische samenstelling voor kan komen.
Welk soort Lithium-Ion batterij?
De technologie van Lithium-Ion batterijen heeft het mogelijk gemaakt om levensvatbare elektrische auto’s te produceren.
De chemische samenstelling van Lithium-ijzer-fosfaat (LifePO4) is ook in Lithium-Ion tractiebatterijen te vinden voor mobiel, industrieel en maritiem gebruik.
LifePO4 heeft niet de allerhoogste vermogensdichtheid maar het is een veilige samenstelling die er voor zorgt dat men de batterijen kan bouwen welke een goede en betrouwbare vervanging voor lood-zuur batterijen zijn.
Er zijn wereldwijd maar een beperkt aantal bedrijven die de LiFePO4 cellen produceren. Deze cellen worden in verschillende formaten met verschillende eigenschappen gefabriceerd. De twee belangrijkste soorten zijn de zogenaamde cylindrische en prismatische cellen.
De cylindrische cellen bieden alle voordelen van de LiFePO4 samenstelling en bieden een geweldige prestatie tijdens het laden en ontladen. De capaciteit en voltage per cel is relatief klein, zodat een complete batterij moet worden opgebouwd uit vele cellen binnen een complexe behuizing. Hierdoor zijn de productiekosten wel hoger.
Daarnaast zijn de prismatische cellen, deze hebben een rechthoekige plaat-constructie met een positieve en negatieve pool aan de boven of voorzijde. Deze prismatische cellen kunnen weer onder iedere hoek worden gemonteerd, maar bij de montage moet men rekening houden met enige zwelling van de cellen tijdens hoge laadstromen. De behuizing van onze batterijen is speciaal hiervoor ontwikkeld en waardoor ze eenvoudig en veilig zijn toe te passen.
12V lood-zuur vergeleken met een 13,2V Lithium-Ion
Beide soorten Lithium-Ion cellen zijn verkrijgbaar met een nominale spanning van 3,3 volt. Dit maakt:
- 4 cellen worden ingebouwd tot een 13,2V (12V) nominale accu
- 8 cellen worden ingebouwd tot een 26,4V (24V) nominale accu
- 16 cellen worden ingebouwd tot 54,8V (48V) nominale accu
| 12 volt lood-zuur | 13,2 volt lithium-ion | |
| Maximale laadspanning (boost) (normale lading) |
14,8V | 14,4V |
| Maximale laadspanning (voor schade / vergassing) |
14,8V | 15,0V |
| Onderhoudslading (float) |
13,8V | 13,8V |
| Minimale spanning – in rust (voor schade aan de batterij) |
11,6V | 8,0V |
| Maximale laadstroom in % Van de capaciteit van de batterij |
20% (C5) | tot 400% (C0.25) |
| Maximale ontlading als % van de capaciteit van de batterij (cylindrische cellen) |
500% (C0.2) (Voor speciale startaccu’s met een significante impact op de bruikbare capaciteit) |
2000% (C0.05) (Tot – met weinig impact op de bruikbare capaciteit) |
| Maximale ontlading als % van de accucapaciteit (prismatische cellen) | 400% (C0.25) (Tot - met weinig impact op de bruikbare capaciteit) |
Hoe om te gaan met een Lithium-Ion batterij
We hebben nu behandeld waarom een Lithium-Ion accu een hele goede vervanger is voor een lood-zuur batterij. Er zijn echter een aantal voorwaarden met betrekking tot het laden en ontladen van Lithium-Ion batterijen die zorgvuldig moeten worden nagekomen om schade te voorkomen.
Het balanceren van de cellen
Bij zowel lood-zuur als Lithium-Ion accu’s zal er een zekere mate van onbalans in het spanningsniveau tussen de cellen ontstaan. Veelal, na een volledige lading, zal een lood-zuur accu genoeg in evenwicht zijn om goed te kunnen werken. Bij een Lithium-Ion batterij wordt de levensduur verlengt door het toepassen van een cel balancing systeem die elke cel bewaakt en overtollige lading van de ene cel naar de andere brengt (of een soortgelijke cel balancing methode). Zeer grote stand-by batterijen hebben vaak ook een cel balanceersysteem.
De kosten van deze grote cellen rechtvaardigen de kosten van het balanceer systeem. Een Lithium-Ion accu is veel gevoeliger voor deze onbalans in de cellen. Zonder dit op te heffen zal de batterij snel uit balans raken en leidt dit tot vroegtijdige uitval van een van de andere cellen. Er zijn twee manieren om te balanceren on the fly en aan het einde van het laadproces. Al onze Lithium-Ion batterijen zijn standaard uitgerust met deze technologie.
Onderspanningsbeveiliging
Zoals u kunt zien op de onderstaande grafiek levert een Lithium-Ion batterij een zeer contante spanning vanaf volledig vol (geladen) ten opzichte van bijna leeg, 85-90% ontlading. De spanningsval is dan kleiner dan 2V in een 13,2V systeem.
Dit is dus een zeer stabiele gelijkspanning welke pas aan het eind echt omlaag gaat. Indien de belasting aangesloten blijft en de spanning onder de 8V komt, dan kan er blijvende schade aan de batterij ontstaan!
Bij een Lithium-Ion batterij is het dus van groot belang dat men zorg draagt voor een goede onderspanningsbeveiliging zodat de belasting tijdig wordt afgeschakeld en de batterij niet zal beschadigen.
Overspanningsbeveiliging
Als er een laadbron (acculader, dynamo of solarregelaar) niet goed is afgeregeld of defect is en de spanning stijgt boven de 15 volt dan kan dat permanent schade veroorzaken aan de Lithium-Ion batterij. Dit moet dus altijd voorkomen worden. Onder en overspanningsbeveiligingen zijn dus in nagenoeg alle gevallen aan te bevelen.
Deze overspannings beveiligingen worden vaak omschreven als een Battery Management System – BMS. De verschillende functies in een BMS (kunnen) zijn:
- Spanningsmanagement / cel balanceer systeem:
- Onder- en overspanningsbeveiliging systeem:
- Temperatuurbewaking:
- Stroomregeling:
Capaciteit van de batterij
Verscheidene Batterij Management Systemen berekenen de capaciteit van een batterij.
Deze beschikt over een lokale display of deze informatie loopt via een communicatie poort naar een externe batterij monitor (zoals een Victron BMV 600s)
Wij adviseren veelal om een batterij monitor toe te passen. Deze meet alle stromen met een zeer hoge precisie. De essentiële functie van een batterij monitor is het berekenen van de accu laadstatus en het aantal geconsumeerde Ampère uren. Standaardinformatie: accuspanning, accu laad en ontlaadstroom, laadtoestand: in Ampère uur (AH) of in %, tijd totdat de accu ontladen is, accutemperatuur (optioneel). Tevens kunt u middels deze batterij monitor een extern relais aansturen waarmee u uw eigen onder en overspanningsbeveiliging (BMS) kunt samenstellen en programmeren. Indien gewenst kunt u middels een Global Remote alle gewenste dat op afstand volgen.
De specialisten van Oliehandel de Croon kunnen u altijd helpen om bij dit soort beveiligingen de juiste keuze te maken. Stel u vragen via info@olieleverancier.com of kijk op onze site www.acculeverancier.com
