Wie Primärbatterien funktionieren die wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien von Keheng durch Entladung, um Geräte mit Strom zu versorgen, und können für wiederholte Verwendung wieder aufgeladen werden. In diesem Blog finden Sie umfassende Informationen zu den Unterschieden zwischen SLA-Batterien (Sealed Lead Acid) und Lithiumbatterien. Wir werden uns eingehend mit den Typen, Konfigurationen und praktischen Anwendungen von Lithiumbatterien befassen und erfahren, wie das Batteriedesign für bestimmte Anwendungsfälle optimiert werden kann.
Formfaktoren für Lithiumbatterien
Bei der Untersuchung von Lithium-Akkupacks stoßen Sie zunächst auf einzelne Zellen und Leiterplatten. Lithium-Akkus gibt es üblicherweise in drei Zelltypen: zylindrische, prismatische und Beutelzellen. Die in diesem Artikel besprochenen Zellen sind alle Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LiFePO4) mit einer Nennspannung von 3.2 Volt (V).
Zylindrische Lithiumbatterien
Inspiriert von herkömmlichen Haushaltsbatterien wie AA-Batterien, werden zylindrische Zellen seit Mitte der 1990er-Jahre eingesetzt. Diese Zellen sind in verschiedenen Breiten und Längen erhältlich, bieten unterschiedliche Amperestunden-Kapazitäten und lassen sich in Energiezellen und Leistungszellen unterteilen. Zylindrische Zellen eignen sich besonders für Anwendungen, die kompakte Amperestunden-Batterien erfordern, darunter Elektrowerkzeuge, Drohnen, Kinderspielzeug und medizinische Geräte, bei denen Platz und Gewicht entscheidende Faktoren für die Gesamtleistung sind.
Prismatische Lithiumbatterien
Da die meisten Batteriefächer quadratisch sind, bieten sich prismatische Zellen an. Man findet sie häufig in Laptops, wo sie eine höhere Kapazität auf kleinem Raum ermöglichen. Prismatische Zellen gibt es sowohl als Leistungs- als auch als Energiespeicher und sie können an die Größe von verschlossenen Bleiakkumulatoren angepasst werden. Obwohl sie größer als zylindrische Zellen sind, speichern prismatische Zellen aufgrund des größeren Lithiumvolumens mehr Amperestunden. Dadurch eignen sie sich ideal für größere Akkupacks und Einzelzellen-Systeme. Aus diesem Grund werden sie häufig für Energiespeicherlösungen eingesetzt.
Lithium-Polymer-Pouch-Batterien
Die Powersport-Batterien der Hyper Sport Pro-Serie von Keheng verwenden Pouch-Zellen. Wie der Name schon sagt, sind Pouch-Zellen in Aluminiumfolie verpackt und enthalten im Inneren Lithium-Eisenphosphat-Polymer, wobei an beiden Enden Laschen herausragen. Dieses Design maximiert die volumetrische Energiedichte und kann ohne zusätzlichen Schutz des Zellgehäuses direkt in Geräte integriert werden. Aufgrund ihrer einzigartigen Konstruktion und Abmessungen bieten Lithium-Polymer-Pouch-Zellen eine höhere Leistungsdichte als andere Batterietypen.
Arten von Lithiumbatterien
Neben dem Formfaktor von Lithiumbatterien ist es entscheidend, zu bestimmen, ob Sie eine Lithium-Power-Batterie oder eine Lithium-Energy-Batterie benötigen. Power-Batterien sind speziell für eine hohe Leistungsabgabe ausgelegt, während sich Energy-Batterien auf die Bereitstellung hoher Energie konzentrieren. Aber was ist der Unterschied zwischen Power-Batterien und Energy-Batterien?
Was ist der Unterschied zwischen Kraftzellen und Energiezellen?
Es ist wichtig zu beachten, dass alle Batterietypen Lade- und Entladezyklen durchlaufen, die Entladetiefe und -rate jedoch variieren (siehe Batterie-C-Rate (ein Maß für die Lade-/Entladerate)). Leistungsbatterien können für kurze Zeiträume intermittierend hohe Ströme liefern und eignen sich für Anwendungen mit hoher Rate, Startszenarien oder Elektrowerkzeuge, die hohe Lasten und Drehmoment erfordern. Im Gegensatz dazu sind Energiebatterien so konzipiert, dass sie über einen längeren Zeitraum einen stabilen, kontinuierlichen Strom liefern.
Grundlegendes zur Konfiguration von Lithiumbatterien für elektrische Anwendungen
Aufgrund ihrer ausgezeichneten Zyklenlebensdauer eignen sich Lithiumbatterien besonders gut für Fahrradanwendungen wie Roller und E-Bikes. Obwohl alle Lithiumbatterien für das Radfahren geeignet sind, kann die Dauer dieser Zyklen erheblich variieren. Beispielsweise laufen Elektrowerkzeuge normalerweise etwa eine Stunde lang, bevor sie wieder aufgeladen werden müssen, während Roller längere Laufzeiten bieten müssen, um den Anforderungen der Benutzer gerecht zu werden.
Konfigurieren von Lithium-Akkupacks
Der erste Schritt beim Bau einer Lithiumbatterie besteht darin, den Typ auszuwählen, der Ihren Anforderungen am besten entspricht. Bestimmen Sie als Nächstes die für Ihre spezifische Anwendung erforderlichen Amperestunden (AH) und die erforderliche Spannung. Es ist auch wichtig, den Strombedarf für eine optimale Leistung zu ermitteln.
Wenn Sie beispielsweise eine prismatische Zelle mit 25 Ah und 3.2 V wählen und eine Batterie mit 125 Ah und 12.8 V herstellen möchten, wäre die Konfiguration ein 4S5P-Setup. Das bedeutet, dass Sie vier Hauptbatteriepakete mit jeweils fünf parallel angeordneten Zellen (5P) anordnen und diese vier Pakete dann in Reihe (4S) verbinden, was insgesamt 20 Zellen ergibt. Parallelschaltungen werden verwendet, um die Amperestundenkapazität zu erhöhen, während Reihenschaltungen verwendet werden, um die Gesamtspannung zu verbessern. Es ist wichtig zu verstehen, wie man Batterien in Reihe oder parallel verbindet, um die gewünschte Leistung zu erzielen.
Die Vielfalt der Formfaktoren für Lithiumbatterien ergibt sich aus zwei Hauptüberlegungen. Erstens erfordern unterschiedliche Batteriedesigns unterschiedliche Größen, Formen und Flexibilitätsgrade. Zweitens könnte man sich aus Gründen der Flexibilität in Bezug auf Kapazität und Spannung dafür entscheiden, mehrere zylindrische Zellen zu verwenden, um eine 24-Ah-Batterie zu konfigurieren, anstatt weniger prismatischer Zellen. Umgekehrt könnte man prismatische Zellen anstelle von zylindrischen Zellen wählen.
Darüber hinaus spielt der vorgesehene Einsatzzweck eine entscheidende Rolle bei der Auswahl. Lithium-Energiezellen können beispielsweise zur Herstellung von Starterbatterien verwendet werden, es wäre jedoch klüger, für diesen Einsatzzweck Power-Zellen auszuwählen, da diese eine bessere Energieabgabe bieten. Wie bei herkömmlichen Blei-Säure-Batterien verkürzt sich die Lebensdauer von Lithium, wenn sie nicht für den vorgesehenen Einsatzzweck verwendet werden (Zyklen, Starten oder hohe Entladerate).
Die Lithiumbatterien der PSL-FP-Serie von Keheng bieten sowohl Leistungs- als auch Energieoptionen, sodass Sie Ihren Batteriesatz an die Anforderungen von Anwendungen mit hoher Kapazität, hoher Entladerate oder tiefen Zyklen anpassen können. Darüber hinaus bieten wir sowohl prismatische als auch zylindrische Zellen für weitere Anpassungsmöglichkeiten.
Daher ist es wichtig, dass Sie sich vor dem Zusammenbau eines Akkupacks gründlich mit den Konfigurationsoptionen für Lithiumbatterien auskennen. So stellen Sie sicher, dass Sie die Akkulösung erhalten, die Ihren Anforderungen am besten entspricht.