Lithiumbatterien tragen als neue Generation sauberer Energie nicht nur dazu bei, Umweltverschmutzung zu vermeiden, sondern erleichtern auch den Alltag und die Arbeit der Menschen. Dank der Entwicklung von Lithiumbatterien können Forscher nun verschiedene statische Werkzeuge, Geräte und Geräte in tragbare Geräte umwandeln, die mit der in Batterien gespeicherten Energie betrieben werden. Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die besten Deep-Cycle-Batterien und verfügen über neue Funktionalitäten, die den Anforderungen des modernen Lebens gerecht werden.
Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen stellt eine große Chance für die Industrie für zyklenfeste Lithiumbatterien dar. Da Regierungen weltweit einen nachhaltigen Transport fördern, steigt die Nachfrage nach leistungsstarken, langlebigen Batterien. Deep-Cycle-Lithiumbatterien bieten Vorteile wie eine längere Reichweite, schnellere Ladezeiten und einen höheren Gesamtwirkungsgrad. Kontinuierliche Fortschritte in der Batterietechnologie und sinkende Kosten werden das Wachstum des Marktes für Elektrofahrzeuge weiter vorantreiben und einen größeren Markt für Deep-Cycle-Lithiumbatterien schaffen.
Was ist eine Lithium-Deep-Cycle-Batterie?
· Was ist Deep Cycling? Das Hauptmerkmal des „Deep Cycling“ ist die Tiefentladung. Im Gegensatz zu anderen Batterien, deren Entladung über einen bestimmten Kapazitätsbereich hinaus nicht empfohlen wird, können Deep-Cycle-Batterien bis zum größten Teil ihrer Kapazität entladen werden. Unter Tiefentladung versteht man, dass der Akku fast vollständig entladen ist und der Vorgang des Entladens und Wiederaufladens als ein Zyklus bezeichnet wird. Das Entladen des Akkus auf die Hälfte seiner Kapazität und das anschließende Wiederaufladen entspricht beispielsweise einem Zyklus. Je tiefer wir den Akku vor dem Aufladen entladen, desto tiefer ist der Zyklus. Dieser Prozess findet in zyklenfesten Batterien statt, daher der Name. Der Akku entlädt sich langsam, bis er vollständig entladen ist, und lädt sich dann zur Wiederverwendung auf.
· Was sind Deep-Cycle-Batterien? Deep-Cycle-Batterien sind für wiederholte Tiefentladung ausgelegt. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine konsistente und stabile Stromversorgung erfordern, wie z. B. Golfwagen, Gabelstapler und Solarstromanlagen. Deep-Cycle-Batterien können über einen längeren Zeitraum eine stabile Leistung liefern, was von entscheidender Bedeutung ist, da andere Batterietypen bei hohen Strömen entladen werden und nur einen kleinen Bruchteil ihrer Kapazität abgeben. Im Vergleich dazu entladen sich zyklenfeste Batterien langsam und kontinuierlich, typischerweise bis zu etwa 80 % ihrer Kapazität, was zu längeren Betriebszeiten führt.
· Was ist die Entladungstiefe (DOD)? Die Entladetiefe ist ein Prozentsatz, der die Menge der Batterieentladung im Vergleich zur Nennkapazität der Batterie angibt. Shallow-Cycle-Batterien sollten eine Entladetiefe von 25 % nicht überschreiten, während Deep-Cycle-Batterien bis zu 80 % ihrer Kapazität abgeben können. Die Entladung der Batterie beginnt bei der oberen Spannungsgrenze und stoppt die Entladung bei der unteren Spannungsgrenze. Unter Berücksichtigung der gesamten entladenen Kapazität von 100 % bedeutet 80 % DOD, dass 80 % der Batteriekapazität entladen werden. Wenn man beispielsweise mit einem anfänglichen Ladezustand (SOC) von 100 % beginnt, würde ein Stoppen bei 20 % einem DOD von 80 % entsprechen.
· Wie unterscheiden sich Deep-Cycle-Batterien von normalen Batterien? Deep-Cycle-Batterien unterscheiden sich in mehreren wesentlichen Aspekten von anderen Batterietypen.
- Im Gegensatz zu anderen Batterien sind Deep-Cycle-Batterien anders konzipiert. Herkömmliche Batterien sollten niemals bis zur vollen Kapazität entladen werden, während diese Batterien für eine tiefere Entladung ausgelegt sind. Beispielsweise liefert eine normale Auto-Starterbatterie einen plötzlichen Stromstoß, um den Motor zu starten. Im Gegensatz dazu geben zyklenfeste Batterien einen kontinuierlichen Strom ab, der eine längere Nutzung ermöglicht.
- Diese Batterien können bis zu 80 % entladen werden, während andere Batterien eine Entladung von bis zu 80 % strengstens untersagen. Andernfalls würden normale Batterien korrodieren und aktives Material verlieren.
- Deep-Cycle-Batterien haben dickere Platten, dichtere aktive Materialien und dickere Separatoren. Dies trägt dazu bei, dass sie bis zu einem gewissen Grad korrosionsbeständig sind und wiederholten Entlade- und Wiederaufladezyklen standhalten. Aufgrund der dickeren Platten und Separatoren sind Deep-Cycle-Batterien jedoch viel schwerer als herkömmliche Batterien, was als erhebliche Einschränkung angesehen wird. Daher sind zyklenfeste Batterien ein wesentlicher Bestandteil in vielen kommerziellen und industriellen Anwendungen.
· Anwendungen von Deep-Cycle-Batterien
- Antrieb von Marine-Trolling-Motoren und Navigationsgeräten.
- Für den Antrieb von Segelbooten gibt es keine regulären Lademöglichkeiten.
- Elektrische Golfwagen.
- Bereitstellung von Strom für erneuerbare Energieanwendungen, insbesondere als Solar- und Windenergiespeicher.
- Elektrische Rollstühle.
- Stromversorgung von Geräten an entfernten Standorten.
- Stromversorgung von Verkehrsampeln für unterbrechungsfreien Betrieb.
- Kleine netzunabhängige Energiespeichersysteme für Gebäude.
· Wie lange halten Lithium-Tiefzyklusbatterien? Die durchschnittliche Lebensdauer von zyklenfesten Batterien beträgt etwa 3–6 Jahre. Allerdings kann die Lebensdauer von Deep-Cycle-Batterien aufgrund verschiedener Faktoren wie Batterietyp, Nutzungs- und Wartungspraktiken sowie dem Klima am Einsatzort variieren. In den meisten Fällen liegt die durchschnittliche Lebensdauer von Deep-Cycle-Batterien im Bereich von 3–6 Jahren.
Wie lange halten Lithium-Schiffsbatterien?
Wenn es um Marineanwendungen geht, hängt die Wahl der Lithium-Ionen-Batterien von verschiedenen Faktoren ab. Es gibt drei Haupttypen von Lithium-Ionen-Batterien, die auf Rohstoffen basieren: Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4), Polymer-Lithium-Ionen-Batterien und herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Sie können auch anhand der Zellverpackung in Lithium-Ionen-Batterien mit zylindrischem Stahlgehäuse, Lithium-Ionen-Batterien im Beutelformat und Lithium-Ionen-Batterien mit quadratischem Aluminiumgehäuse eingeteilt werden.
Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien:
- Allgemeine Lithium-Ionen-Batterien haben eine geringere Hitzebeständigkeit als Lithium-Eisenphosphat-Batterien, eine geringere Kältebeständigkeit als Polymer-Lithium-Ionen-Batterien und eine geringere Sicherheitsleistung als Nickel-Metallhydrid-Batterien.
- Sie sind kostengünstig und werden häufig für Beleuchtung und Notstromquellen verwendet und normalerweise an Orten platziert, an denen normale Temperaturen aufrechterhalten werden können.
- Viele Lithium-Ionen-Batterien mit zylindrischem Stahlgehäuse fallen in diese Kategorie, es sind jedoch auch einige maßgeschneiderte Lithium-Eisenphosphat-Batterien erhältlich. Allerdings sind zylindrische Batterien oft in Form und Kapazität begrenzt, sodass sie aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts weniger ideal für den Einsatz auf See geeignet sind.
Polymer-Lithium-Ionen-Batterien:
- Polymer-Lithium-Ionen-Batterien liegen typischerweise in Form von Pouch-Zellen vor und nutzen einen gestapelten Produktionsprozess. Sie bieten eine höhere Flexibilität hinsichtlich Volumen, Kapazität und Außendesign.
- Aufgrund ihrer geringeren Größe, ihres geringeren Gewichts und ihrer größeren Kapazität in einer einzigen Einheit sind diese Batterien eine bevorzugte Wahl für Schiffsanwendungen. Allerdings erschweren ihre höheren Produktionskosten und die Herausforderungen bei der Gewährleistung der Sicherheitsleistung eine breite Einführung in Schiffsbatterien.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4):
- LiFePO4-Akkus übertreffen im Allgemeinen herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus hinsichtlich der Leistung. Sie weisen eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und verfügen über eine erhebliche Entladekapazität bei hohen Raten.
- Während ihre Leistung bei niedrigen Temperaturen möglicherweise nicht mit der von Nickel-Metallhydrid-Batterien mithalten kann, schneiden verbesserte LiFePO4-Batterien bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu Polymer-Lithium-Ionen-Batterien besser ab. Ihre Hochtemperaturleistung kann jedoch leicht beeinträchtigt sein.
- Im Hinblick auf die Installationskosten sind LiFePO4-Batterien teurer als Nickel-Metallhydrid-Batterien, aber günstiger als Polymer-Lithium-Ionen-Batterien. Daher werden LiFePO4-Batterien häufig in Schiffsanwendungen eingesetzt, da sie eine kostengünstigere Lösung für Anwendungen bei gleichwertigen Normaltemperaturen bieten.
Die Auswahl der richtigen Lithium-Ionen-Batterie für den Einsatz auf See hängt von den spezifischen Anforderungen, Bedingungen und Kompromissen ab, die für die jeweilige Anwendung akzeptabel sind.
Wie viel wiegt eine Lithium-Schiffsbatterie?
Das Gewicht von Schiffs-Lithiumbatterien hängt eng mit Faktoren wie dem Batterietyp und seiner Kapazität zusammen. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Batteriekapazität, desto schwerer ist die Batterie. Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien sind Lithium-Ionen-Batterien bei gleicher Kapazität leichter. Nehmen wir als Beispiel eine 200-Ah-Batterie: Lithium-Ionen-Batterien wiegen typischerweise etwa 40–70 Pfund, während Blei-Säure-Batterien bei gleicher Kapazität etwa 120–200 Pfund wiegen.
