2.5 LiFePO4 vs. Li-ion (NMC) összehasonlítás

Ebben a cikkben a lítium-ion és lítium vas-foszfát akkumulátorokról van szó. A cikk és a videó után képes lesz felmérni, melyik akkumulátor típus a legjobban megfelel az Ön alkalmazásának.

Mielőtt a különböző technológiákra térnénk, először is nézzük meg a különböző felépítési formákat. Vannak hengeres cellák, prizmás cellák és pouch cellák. A gyártótól függően különböző cellákat találunk különböző tartalmakkal. Tehát a felépítési forma nem feltétlenül mond el semmit a tényleges anyagról.

Kívülről nem látszik, hogy mi van a akkumulátor belsejében. Például a Torqeedo Travel 1103 esetében hengeres cellák találhatók. Gyakran ezek a cellák olyan márkák, mint a Panasonic, Samsung vagy Sony. 

A hengerakkuk rendelkeznek a legmagasabb energiasűrűséggel az összes típus közül. A külső burkolat általában nagyon vékony nikkelbevonatú acélból készül. A hengerakkuk előnye a magas merevség és robusztusság.

A kerek forma miatt azonban a cellák nem helyezhetők el hatékonyan a házban, és viszonylag sok helyet foglalnak el. Egy másik hátrány a magasabb gyártási költségek, különösen a külső réteg anyaga miatt.

A legtöbb LiFePO4 belsejében négy prizmatikus cella található. A csupán 4 különálló cella előnye a doboz belsejében egyszerűbb kapcsolás. Ez időt és pénzt takarít meg a gyártás során.

A négyzet alak miatt a hely sokkal hatékonyabban kihasználható, mint egy kerek cellánál. A cellák burkolata általában olcsóbb alumíniumból készül. A kerek cellához képest a prizmatikus cella azonban több helyet foglal el, így a külső burkolat is nehezebb. 

A ePropulsion Spirit 1.0 PLUS esetében úgynevezett Pouch cellák kerülnek alkalmazásra. A különbség a többi formához képest a legmagasabb energiasűrűség és a legjobb helykihasználás. Ha az akkumulátort egyszer felvágva megnézzük, feltűnik, hogy a tényleges cellák csak egy kis részt képeznek az akkumulátorban.

A Pouch cellák burkolata puha alumínium-kompozit fóliából készült. Ez a többi formához képest a legkönnyebb és legkompaktabb. A Pouch cellák előnye a magas energiasűrűség és alacsony csomagolási költségek.

A Pouch cellák azonban a többi cellatípushoz képest nem olyan robusztusak és stabilak, ezért jól védve kell lenniük. Egy másik előny a jó hűtés, a hő a Pouch cellákból sokkal könnyebben távozik, mint a prizmatikus cellákból.

A szöveg folytatásában a lítium akkumulátorokkal és a különböző technológiákkal foglalkozunk. Amikor lítium akkumulátorokról beszélünk, általában lítium-vas-foszfát akkumulátorokat, azaz a kémiai megnevezést LiFePO4 értjük. 

Az akkumulátor házában általában ezek a kék prizmás cellák találhatók. Kínában van néhány nagy gyártó, például a CATL, Calb vagy EVE. A előnyökről és hátrányokról hamarosan beszélünk.

Továbbá léteznek lítium-ion akkumulátorok is. E mögött a kifejezés mögött számos különböző cellakémia áll. A leggyakrabban a lítium-nikkel-kobalt-mangán-oxid rejtőzik. Gyakran látni a rövidítéseket NMC, Li-NMC vagy NCM. De léteznek más keverékek is, mint a lítium-nikkel-kobalt-alumínium-oxid vagy további változatok. Mindegyiknek különböző előnyei és hátrányai vannak.

A lítium-ion akkumulátorok általában hengeres cellákban vagy pouch cellákban találhatók. Például az ePropulsion Spirit 1.0 PLUS vagy a Torqeedo Travel 1103 akkumulátorában. Ezeket a lítium-ion akkumulátorokat természetesen ismeri az elektromos autókból vagy az e-bike-okból is. Minden laptopban vagy okostelefonban is integrálva vannak ezek az akkumulátorok.

A LiFePO4 valamivel nehezebb. Itt általában körülbelül 10 kg van kWh-onként. Ezzel szemben a Li-NMC esetében ez gyakran csak 6 vagy 7 kg kWh-onként. 3 kg-mal több kWh-onként kevésnek tűnik, de ez mégis 50%-kal több súlyt jelent.

Ezért a könnyebb lítium-ion akkumulátorokat elektromos autókban vagy elektromos rollerekben használják. Itt minden kilogramm nagy hatással van a gyorsulásra, a fogyasztásra és a hatótávolságra. Összességében tehát egyértelmű előny a lítium-ion akkumulátorok számára.

Milyen a lítium akkumulátorok biztonsága? A LiFePO4 akkumulátoroknak a lítium-ion akkumulátorokkal szemben egy nagyon fontos előnyük van: a lítium-vas-foszfát nem gyúlékony és nem robbanékony. A hírekben időnként felbukkan egy lángoló Tesla lítium-ion akkumulátorral, amelyet speciális tűzoltó készülékkel kell oltani.

Bár az akkumulátorok arányosan sokkal kevesebb kárt okoznak, mint a belső égésű motorok, ezt legalább tudni érdemes. A LiFePO4 esetében azonban valóban nem történhet semmi. Ez különösen a vízen jó, ahol az akkumulátorokat nehezen lehet oltani, vagy a tűzoltóság nehezen tud beavatkozni. A lítium-vas-foszfát tehát nem okozhat további környezeti károkat sem.

A lítium-vas-foszfát vagy lítium-ion választásakor a kisütési ciklusok és így az élettartam játszik nagy szerepet. Itt jelentős eltérések vannak. A LiFePO4 általában 3000 töltési ciklussal rendelkezik 80%-os kisütés mellett, a legújabb LiFePO4 akkumulátorok még ennél is többel, tehát 4000 vagy 5000 töltési ciklussal. Ezzel szemben a lítium-ion akkumulátorok csak körülbelül 800-1000 ciklussal bírnak.

Előre alaposan meg kell fontolnia, hogy hányszor fogják használni az akkumulátort. Ennek jelentős hatása van az akkumulátor technológia kiválasztására. Ha az akkumulátor a hajón évente talán 50 alkalommal van kisütve és újratöltve, akkor a lítium-ion akkumulátor 1000 töltési ciklusa is bőven elegendő a következő 20 évre.

Ha a hajó egy hajóbérlés során évente 200 napot használ, az évente 400 elfogyasztott töltési ciklust jelent. Ezért mindenképpen egy lítium-vas-foszfát akkumulátort ajánlanánk.

Nézzük meg most a jelenlegi árakat. Az Ultiatron 7,68 kWh kapacitású lítium akkumulátora 1.999€-tól kezdődik. Ez mindössze 260€-t jelent kWh-ként. A neves márkák esetében ez gyakran jelentősen magasabb: inkább 400-600€-t kWh-ként. Az ár a funkciók számától és a szállítási lánctól függ. Ha Bluetooth-BMS van beépítve, az akkumulátor sorba köthető, vagy az akkumulátor nagyobb kisütési teljesítményt bír el, akkor logikusan az akkumulátor is drágább lesz.

A másik oldalon ott van a Lithimo gyártó lítium-ion akkumulátora, amelynek 6 kWh-ja 3.399€. Ez mindenesetre viszonylag kedvező 580€-t jelent kWh-ként. A standard azonban, mint a Spirit 1.0 Plus esetében, inkább 800 - 1000€-t jelent kWh-ként.

A lítium-ion akkumulátorokat akkor használják, amikor az akkumulátor lehetőleg könnyű legyen. Akár amikor van egy könnyű siklócsónakom, és minél előbb szeretnék siklani. Vagy amikor az akkumulátort rendszeresen cipelem, mint egy felfújható csónakban vagy evezős csónakban. Például egy 1 kW-os motorral, beépített akkumulátorral, mint a Torqeedo Travel 1103 vagy az ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

Minden más elmozduló hajónál nem drámai, hogy van-e 30 kg plusz súlyom a hajóban egy 10 kWh-s akkumulátor esetén vagy sem. Vitorlás hajóknál, házhajóknál és motoros hajóknál elmozduló üzemmódban a súly nem számít. Azonban hatalmas különbséget jelent, ha a 10 kWh-ért 3.000-5.000€-t költök. Ezért nagyobb rendszerek esetén főként a LiFePO4 akkumulátort ajánljuk.

Összefoglalva elmondható: A töltési ciklusok és a magasabb biztonság miatt a LiFePO4 akkumulátorok szinte mindig ajánlottak, emellett így jelentős pénzt is lehet megtakarítani.

A lítium-vas-foszfát legfontosabb előnye számomra a kedvezőbb ár. A LiFePO4 akkumulátorok már 260€-tól kaphatók nálunk. Például az Ultimatron akkumulátorait ajánljuk, amelyek valóban nagyon megfizethetőek és részben kifejezetten számunkra készülnek.

A lítium-ion akkumulátorok ezzel szemben 580€-tól kezdődnek, és általában inkább 800 - 1.000€-t is elérhetnek kWh-onként. A siklóhajókhoz általában a lítium-ion akkumulátorok a jobbak, egyszerűen a kisebb súlyuk miatt, ami pozitívan hat a fogyasztásra és a sebességre.