Ao considerar dispositivos de armazenamento de energia solar, as pessoas geralmente enfrentam o problema de qual tipo de bateria deve ser selecionada. As escolhas mais comuns hoje são Baterias ácidas de chumbo vs. baterias de íon de lítio, e para ajudá-lo a decidir, este artigo comparará as características da bateria de lítio com a bateria de chumbo-ácido e responderá a algumas perguntas frequentes.
Visão geral da bateria de lítio versus bateria de chumbo-ácido
bateria de lítio
As baterias de íon de lítio são feitas de metal de lítio, em que compostos de lítio são usados como eletrólitos entre os eletrodos positivo e negativo. É comumente usado em dispositivos eletrônicos portáteis, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia.
Bateria de chumbo-ácido
As baterias de chumbo-ácido são feitas de chumbo e são um tipo tradicional de bateria em que o eletrólito entre os eletrodos positivo e negativo é o ácido sulfúrico.. Eles são amplamente utilizados em automóveis, Sistemas UPS e aplicações de energia solar.
Como funcionam as baterias de chumbo-ácido versus as baterias de íon de lítio?
Como funcionam as baterias de íon de lítio
As baterias de íons de lítio armazenam e liberam energia movendo íons de lítio entre eletrodos positivos e negativos. Durante o carregamento, íons de lítio fluem do eletrodo positivo (composto de lítio) para o eletrodo negativo (material de carbono ou silício). Durante a alta, íons de lítio se movem do eletrodo negativo de volta para o eletrodo positivo. Esta reação é alcançada por condução iônica no eletrólito.
Como funcionam as baterias de chumbo-ácido
Uma bateria de chumbo-ácido é uma bateria que armazena e libera energia com base em uma reação química entre chumbo e dióxido de chumbo.. Durante o processo de carregamento, uma corrente elétrica passa pela bateria e oxida o chumbo na solução de chumbo-ácido em dióxido de chumbo (positivo) e chumbo puro (negativo). Durante o processo de alta, o óxido de chumbo na solução de chumbo-ácido reage com chumbo puro, liberando elétrons e gerando uma corrente elétrica. Baterias de chumbo-ácido e baterias de íon-lítio usam um processo semelhante, mas o material é diferente.
Diferença entre baterias de chumbo-ácido e baterias de íon de lítio
Os materiais usados
As baterias de chumbo-ácido e de íon de lítio funcionam basicamente da mesma maneira, com a diferença sendo os materiais usados como cátodos, ânodos, e eletrólitos. Baterias de chumbo-ácido usam chumbo como ânodo, óxido de chumbo como cátodo, e ácido sulfúrico como eletrólito. Baterias de íon de lítio usam carbono como ânodo, óxido de lítio como cátodo, e sal de lítio como eletrólito.
Vida útil
A vida útil da bateria refere-se ao número de ciclos de carga e descarga que uma bateria pode realizar sem afetar seu desempenho.. O ciclo de vida das baterias de íons de lítio é geralmente 5000 vezes, e a descarga completa não afeta o ciclo de vida. As baterias de chumbo-ácido podem durar 300 para 500 ciclos, e a descarga total afetará seu ciclo de vida. Então, ao longo da vida de ambos, baterias de íon de lítio são mais econômicas.
Custo
As baterias de chumbo-ácido geralmente têm um preço de compra e custo de instalação mais baixos em comparação com as baterias de íon-lítio. Mas as baterias de íon-lítio duram mais que as baterias de chumbo-ácido, portanto, as baterias de chumbo-ácido são apenas mais econômicas do que as de íon-lítio em aplicações de curto prazo, e baterias de íon de lítio são geralmente uma escolha mais favorável.
Capacidade de carga
A capacidade da bateria refere-se à quantidade de energia armazenada em uma bateria por unidade de volume, e embora os valores de capacidade variem de acordo com o modelo e fabricante da bateria, A tecnologia de bateria de íon de lítio tem sido bem documentada por ter densidade de energia significativamente maior do que as baterias de chumbo-ácido.
As baterias típicas de íons de lítio variam em capacidade de algumas centenas de mAh a alguns milhares de mAh, e baterias típicas de chumbo-ácido normalmente variam em capacidade de dezenas de amperes (Ah) para centenas de amperes (Ah). Como resultado, baterias de íon de lítio normalmente têm uma capacidade de bateria maior e são capazes de armazenar mais energia na bateria do mesmo tamanho, o que os torna mais vantajosos em aplicações que exigem alta densidade de energia.
Profundidade de Descarga (Departamento de Defesa)
A profundidade de descarga de uma bateria indica a porcentagem de baterias que podem esgotar a energia com segurança sem danificar a bateria, baterias típicas de íon de lítio podem descarregar com segurança para 80 para 90 por cento de sua capacidade nominal, enquanto as baterias de chumbo-ácido são recomendadas para limitar a descarga a cerca de 50 por cento de sua capacidade nominal para garantir desempenho e longevidade ideais.
Como resultado, o íon de lítio tem uma faixa mais ampla de profundidades de descarga do que as baterias de chumbo-ácido, o que significa que você pode usar baterias de íon de lítio por mais tempo e sem recarregar, e as modernas baterias de íon de lítio fabricadas hoje são mais eficientes, com DOD 100%.
Eficiência
A eficiência é um ponto chave de comparação quando se considera baterias de íon de lítio versus baterias de chumbo-ácido, com baterias mais eficientes carregando mais rápido, e semelhante à profundidade da descarga, um aumento na eficiência significa que a capacidade efetiva da bateria é maior.
A maioria das baterias de íons de lítio tem uma eficiência de 95% ou mais alto, devido à alta resistência interna, baterias de chumbo-ácido produzirão uma certa quantidade de calor e perda de energia durante a carga e descarga, e a eficiência das baterias de chumbo-ácido é de cerca de 80-85%.
Densidade energética
Densidade de energia = (tensão nominal da bateria (V) x capacidade nominal da bateria (Ah)) ÷ peso da bateria
As baterias de íons de lítio normalmente têm uma densidade de energia mais alta e, portanto, são capazes de armazenar mais energia para o mesmo volume ou peso..
As baterias de chumbo-ácido normalmente têm uma densidade de energia mais baixa, portanto, eles armazenam menos energia para o mesmo volume ou peso e podem exigir mais espaço e peso para atingir a mesma potência.
Durabilidade
A durabilidade de uma bateria depende de quanto tempo ela pode durar. As baterias de chumbo-ácido podem durar até 2 anos se mantido adequadamente, aquilo é, cobrado depois 50% usar, e apenas 350 ciclos ou um ano se estiver completamente vazio ou mais de 80%. As baterias de chumbo-ácido têm uma taxa de autodescarga mais alta, portanto, eles podem perder a carga quando armazenados por muito tempo e precisam ser recarregados periodicamente para manter seu desempenho.
As baterias de íons de lítio têm garantia de 10 anos e último 10,000 ciclos. As baterias de íon de lítio normalmente têm menor taxa de autodescarga, então quando armazenado por muito tempo, eles podem permanecer carregados por um longo período de tempo sem a necessidade de recarga frequente.
Tempo de carregamento
As baterias de íon de lítio podem carregar oito vezes mais rápido que as baterias de chumbo-ácido. Nas mesmas condições de capacidade, se a bateria de chumbo-ácido demorar mais de 10 horas para carregar, então a bateria de íon de lítio pode ser carregada em menos de três horas.
Segurança
Quer se trate de uma bateria de chumbo-ácido ou de íon de lítio, sobrecarga pode causar uma explosão. O ácido sulfúrico nas baterias de chumbo-ácido é altamente corrosivo e tem potencial para vazamento, que pode produzir hidrogênio e oxigênio se sobrecarregado, levando a uma explosão. Em baterias de íon de lítio, o potencial de fuga térmica é alto. A fuga térmica é uma condição que ocorre quando o calor gerado dentro de uma bateria excede o calor emitido para o ambiente circundante., potencialmente provocando uma explosão da bateria.
Portanto, seja uma bateria de íon de lítio ou uma bateria de chumbo-ácido, requer manuseio adequado, instalação e manutenção para garantir uma operação segura.
Ao escolher entre baterias de íon de lítio e baterias de chumbo-ácido, requisitos de segurança específicos e estratégias de mitigação de riscos devem ser considerados para atender às necessidades do cenário de aplicação pretendido.
Aplicativo
Aplicação de bateria de íon de lítio
- Dispositivos móveis: As baterias de lítio são amplamente utilizadas no mercado de dispositivos móveis, como smartphones, comprimidos, laptops e dispositivos de áudio portáteis, porque são leves, eficiente e com alta densidade energética.
- Veículos elétricos: Veículos como carros elétricos, bicicletas elétricas e scooters elétricas adotaram baterias de lítio como principal fonte de energia devido à sua alta densidade de energia, longa vida útil e características de carregamento rápido.
- Eletrônicos domésticos: Eletrônicos domésticos, como drones, dispositivos domésticos inteligentes, e fontes de alimentação portáteis, também adotaram amplamente a tecnologia de bateria de lítio porque podem fornecer longos tempos de serviço e desempenho estável.
Aplicação de bateria de chumbo-ácido
- Automóveis e motocicletas: Veículos e motocicletas com motor de combustão interna tradicionais costumam usar baterias de chumbo-ácido como baterias de partida devido ao seu menor custo e confiabilidade.
- UPS (Fonte de energia ininterrupta) : As baterias de chumbo-ácido são amplamente utilizadas em sistemas UPS para fornecer backup temporário de energia e garantir que o equipamento continue a operar em caso de queda de energia ou falha na rede..
- Sistemas de armazenamento de energia solar: Em alguns sistemas solares pequenos e de baixo custo, baterias de chumbo-ácido também são usadas para armazenar energia solar para uso posterior.
Resumidamente, baterias de lítio têm uma ampla gama de aplicações em dispositivos móveis, veículos elétricos e eletrônicos domésticos e outros campos, devido à sua alta densidade de energia e longa vida, adequado para cenários com requisitos de alto desempenho e peso volumétrico.
Em contraste, baterias de chumbo-ácido são usadas principalmente em baterias de arranque de veículos tradicionais, Sistemas UPS e alguns pequenos sistemas de armazenamento de energia solar, adequado para aplicações sensíveis ao custo e cenários com requisitos de baixa densidade de energia.
Conclusão
Como acontece com qualquer compra grande, como energia solar e baterias (emparelhado ou sozinho), você precisa considerar suas opções. Você pode entre em contato com a GYCX Solar para obter um orçamento pronto para uso para sua instalação solar de um instalador solar local pré-selecionado. Se você estiver interessado em emparelhar o armazenamento da bateria com o seu sistema, você pode clicar aqui para obter uma cotação agora. Mesmo que os instaladores solares não instalem as baterias sozinhos, eles podem projetar sistemas de painéis solares para que você possa adicionar baterias mais tarde.
