Lithiumbatterien gegen Blei-Säure-Batterien

Vergleich von Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien

Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien sind seit über 100 Jahren auf dem Markt. Der französische Physiker Gaston Plante hat sie im Jahr 1859 erfunden. Blei-Säure-Batterien sind derzeit auf dem Markt sehr beliebt und werden auf absehbare Zeit noch auf dem Markt sein. Dies ist auf die geringen Herstellungskosten zurückzuführen und verfügt über eine bereits etablierte Herstellungsbasis.

Blei-Säure-Batterien sind wiederaufladbare Batterien. Sie haben ein geringes Verhältnis von Energie zu Gewicht und Volumen. Blei-Säure-Batterien können einen sogenannten hohen Stoßstrom liefern. Dies bedeutet, dass Blei-Säure-Batterien ein hohes Leistungsgewicht aufweisen. In Kombination mit ihren geringen Kosten ist Blei-Säure-Batterien die erste Wahl, die in Fahrzeugen als Stromquelle verwendet wird, um den für die Kraftfahrzeuge erforderlichen hohen Strom bereitzustellen.

Blei-Säure-Batterien werden auch in Geräten verwendet, bei denen kein Stoßstrom erforderlich oder nicht wichtig ist.

Blei-Säure-Batterien liefern elektrische Energie über die Energie, die durch die chemische Bindung der aus der Säure stammenden H + -Ionen mit den aus Bleioxid stammenden O2- -Ionen freigesetzt wird. Diese chemische Reaktion erzeugt hohe elektrische Energie.

Die in Blei-Säure-Batterien pro Mol freigesetzte Nettoenergie beträgt ungefähr 400 kJ, was der Bildung von 36 g Wasser entspricht.

Li-Ionen-Batterien

Der britische Chemiker M. Stanley Whittingham schlug erstmals 1970 vor, Lithium zur Herstellung von Batterien zu verwenden. Whittingham verwendete Elektroden aus Titansulfid und Lithium. Die wiederaufladbare Lithiumbatterie von Whittingham konnte niemals praktisch gemacht werden, da ihre Herstellung in den 1970er Jahren in erster Linie sehr teuer war.

Es war das Jahr 1991, als Sony sein neues Produkt, den lithium-ionen-akku, vorstellte. Seitdem wurde die kommerzielle Produktion von Lithium-Ionen-Batterien durchgeführt. Diese Erfindung ermöglichte es dem Hersteller, Mobiltelefone in einem viel kleineren Maßstab herzustellen.

Lithium-Ionen-Batterien haben heutzutage alle Formen und Größen. Unabhängig von der Größe oder Form der Batterie sehen sie jedoch alle im Inneren gleich aus. In jedem Li-Ionen-Akku sind bestimmte Dinge vorhanden:

· Lithium-Ionen-Zellen. Sie können entweder wie herkömmliche AA-Batterien zylindrisch geformt oder prismatisch geformt sein.

· Temperatursensoren zur Überwachung der Batterietemperatur. Überhitzung kann katastrophale Folgen haben.

· Spannungswandler und Reglerschaltung. Dies dient dazu, ein sicheres Niveau der Spannung und des Stroms im Akkupack aufrechtzuerhalten.

· Spannungsabgriff, der als Monitor für die Energiekapazität jeder einzelnen Zelle im Akkupack dient.

· Batterieladezustandsüberwachung. Welches ist ein kleiner Computer, der den gesamten Ladevorgang übernimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterien so schnell und sicher wie möglich aufgeladen werden.

· Manchmal befindet sich im Akkupack ein zusätzlicher, optional abgeschirmter Anschluss, über den Strom und Informationen in den Akku und aus dem Akkupack fließen können.

Wenn der Akku während des Ladevorgangs oder sogar während des Gebrauchs zu heiß wird, schaltet der Computer (Batterieladezustandsmonitor) den Stromfluss ab, um die Dinge abzukühlen. Wenn Sie versuchen, Ihr Gerät in diesem heißen Zustand zu verwenden, verhindert dieser Computer, dass Sie es verwenden, und verhindert sogar, dass Sie das Gerät selbst einschalten.

Die Kapazität der Lithiumbatterie und der Blei-Säure-Batterie

Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien neigen dazu, bei hohen Entladeraten an Kapazität zu verlieren. Nach Peukerts Gesetz; Bei einer Blei-Säure-Batterie nimmt die nutzbare Kapazität der Batterie mit zunehmender Entladerate ab. Die Kapazität der Blei-Säure-Batterie wird anhand des Stroms gemessen, der benötigt wird, um sie innerhalb von 20 Stunden vollständig zu entladen. Wenn Ihr Gerät oder Ihre Anwendung einen Entladestrom hat, der diese 20-Stunden-Raten überschreitet, wird die Kapazität Ihrer Blei-Säure-Batterie erheblich reduziert.

Blei-Säure-Batterien sind in vielen Anwendungen auf eine Entladungstiefe von 50% ausgelegt. Dies geschieht, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Dieser Vorgang nimmt doppelt so viel Platz ein und kostet extra.

Lithium-Ionen-Batterien

Aufgrund der Technologie der Li-Ionen-Akkus haben sie eine Kapazität, die unabhängig von Ihren Entladeraten lange Zeit konstant bleibt.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine viel größere nutzbare Kapazität als die Blei-Säure-Batterien. Darüber hinaus ist die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie weitaus länger als die einer Blei-Säure-Batterie.

Abhängig davon, wie Sie Ihre Batterien verwenden, bieten Lithium-Ionen-Batterien jedoch erheblich niedrigere Betriebskosten als die Blei-Säure-Batterien.

Effizienz der Lithiumbatterie und der Blei-Säure-Batterie

Blei-Säure-Batterien

Wie bereits erwähnt, sind Blei-Säure-Batterien in vielen Anwendungen auf eine Entladungstiefe von 50% ausgelegt. Dies geschieht, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Dieser Vorgang nimmt doppelt so viel Platz ein und kostet extra. Dies macht die Blei-Säure-Batterien zu einer weniger effizienten Wahl als die Li-Ionen-Batterien.

Es gibt verschiedene Stufen für den Ladealgorithmus der Blei-Säure-Batterien. Diese Schritte dienen dazu, die Sicherheit der Blei-Säure-Batterien zu gewährleisten und die Lebensdauer der Batterien zu maximieren. Es wurde entwickelt, um die Blei-Säure-Batterie langsam bei niedrigeren Spannungspegeln aufzuladen. Je tiefer die Blei-Säure-Batterie entladen wird, desto höher wird ihr Innenwiderstand. All diese Schritte machen den Ladevorgang jedoch zu einem langsamen Vorgang, der insbesondere im Vergleich zu Alternativen wie den Li-Ionen-Akkus nicht sehr effizient ist.

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien haben dank ihrer Technologie einen hohen Wirkungsgrad. Sie sind zu 99% effizient und bieten eine höhere nutzbare Kapazität bei genau gleichen Ampere-Stunden-Raten. Ein kleinerer Li-Ionen-Akku mit geringerer Kapazität erzielt die gleichen Ergebnisse wie ein großer Blei-Säure-Akku. Das spart Platz, Kosten und Ladezeit sind geringer.

Wenn es um Effizienz geht, sind Li-Ionen-Akkus die perfekte Wahl. Sie bieten im Vergleich zu Blei-Säure-Akkus eine geringe Ladezeit. Sie sind kleiner in Größe und Gewicht. Und vor allem haben sie eine höhere Lebensdauer als jede Blei-Säure-Batterie. Sie sind effizient und einfacher zu handhaben.

Die Lebensdauer von lithiumbatterien und Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien haben eine Lebensdauer von ca. 500 bis 1000 Zyklen. Dies entspricht einer Nutzungsdauer von ungefähr ein bis eineinhalb Jahren.

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien haben eine geschätzte Lebensdauer von 2000 bis 5000 Zyklen. Dies entspricht einer Nutzungsdauer von etwa zwei bis drei Jahren, was fast der doppelten Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien entspricht.