Przed zakupem akumulatora do zasilacza awaryjnego możesz posortować niezbędne modele według technologii produkcji w naszym katalogu ogólnym. Podobnie dobór według parametrów pozwoli Ci skupić się na rozwiązaniach z akumulatorem LiFePO4 lub Li-Ion przy poszukiwaniu optymalnej stacji zasilania. A jeśli dopiero zastanawiasz się nad zakupem UPS, zalecamy również zapoznanie się z materiałem „Jak wybrać zasilacz UPS”.Polecamy również przeczytać artykuł „Jak wybrać akumulator dla UPS”.

Li-Ion vs LiFePO4: skład i zakres zastosowania

Przede wszystkim warto zaznaczyć, że akumulatory litowo-jonowe to zbiorcze określenie akumulatorów zawierających w swoim składzie lit i grafit. Jednocześnie katody tutaj mogą być różne i to w dużej mierze decyduje o ostatecznej charakterystyce wydajności akumulatora.

Zatem w typowych akumulatorach litowo-jonowych katoda jest wykonana z kobaltu, manganu lub ich połączenia. Powiedzmy, że w stacjach zasilania istnieją również bardziej złożone „przepisy” na cząstki naładowane dodatnio, zawierające nikiel, kadm i mangan. Najnowsza odmiana nosi nazwę Li-Ion NMC. Takie akumulatory pozwalają na zwiększenie całkowitej mocy przy stabilnym napięciu, dlatego też są szeroko stosowane np. przez EcoFlow wraz z modelami LiFePO4.

Cechą charakterystyczną większości akumulatorów litowo-jonowych jest duża gęstość energii. Oznacza to, że potrafią połączyć kompaktowe rozmiary i niewielką wagę z dość dużą pojemnością akumulatora. Dziś akumulatory Li-Ion są nam znane, ponieważ wykorzystuje się je w smartfonach, laptopach i różnych innych gadżetach. Są one również dość szeroko reprezentowane wśród akumulatorów do UPS.

Takie „wewnętrzne elementy” mają pojemne akumulatory litowo-jonowe.

Ściśle mówiąc, akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy LiFePO4 jest również rodzajem akumulatora litowo-jonowego. Jednocześnie technologia ta jest jedną z najnowocześniejszych i zdecydowanie najbardziej postępowych dotychczas. Katoda składa się tutaj z żelazofosforanu litu. Jest cięższy od innych akumulatorów litowych, ale ma wiele innych zalet, m.in. w zakresie trwałości, niezawodności i ogólnego bezpieczeństwa.

LiFePO4 stał się powszechny dzięki zastosowaniu go w panelach słonecznych i pojazdach elektrycznych. Ale teraz aktywnie penetruje wiele innych obszarów.

Baterie LiFePO4 są często produkowane w innym kształcie.

Do niedawna klasyczne akumulatory litowo-jonowe i zaawansowane akumulatory fosforanowo-żelazowe prawie ze sobą nie konkurowały. Te pierwsze dominują wśród gadżetów mobilnych i technologii komputerowej, drugie — w branży motoryzacyjnej. Jednak w stacjach zasilania i w akumulatorach do UPS krzyżują się one i mogą stanowić dla siebie alternatywę. Więc co wybrać LiFePO4 czy Li-Ion?

Stacje zasilania z akumulatorem Li-Ion

Porównanie LiFePO4 i Li-Ion pod względem różnych parametrów

Aby zrozumieć, który akumulator jest lepszy, musisz porównać najważniejsze cechy wydajności i ceny, a dopiero potem podjąć decyzję. Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na cechy wspólne dla wszystkich dzisiejszych akumulatorów litowych, mianowicie:

  • brak efektu pamięci;
  • gotowość do głębokiego rozładowania (do 90% i więcej);
  • niski wskaźnik samorozładowania w stanie bezczynności;
  • dość szybki proces ładowania w porównaniu do tradycyjnych akumulatorów samochodowych, np. z technologią EFB.

Ale różnica między LiFePO4 i Li-Ion jest nadal dość zauważalna. Przyjrzyjmy się różnicom parametrów, które są istotne dla systemów zasilania rezerwowego:

  • Bezpieczeństwo. Podczas zasilania urządzeń o dużej mocy akumulatory mogą się nagrzać, co może na przykład wpłynąć na stabilność chemiczną akumulatora. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku modeli litowo-jonowych możliwe jest przegrzanie, pożar, a nawet eksplozja, ale takim zdarzeniom siły wyższej zwykle zapobiega wbudowana elektronika (specjalne sterowniki). LiFePO4 lepiej wytrzymuje podwyższone temperatury i nie wydziela tlenu podczas pracy, więc pożar jest prawie wykluczony. Wobec tego fosforan litowo-żelazowy można uznać za bezpieczniejszy wybór.
Pod względem trwałości akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe znacznie wyprzedzają.
  • Żywotność (liczba cykli ładowania i rozładowania bez utraty wydajności). W przypadku systemów zasilania rezerwowego bardzo ważnym parametrem jest żywotność baterii. Warto powiedzieć, że technologie litowe są zdecydowanie lepsze od np. akumulatorów żelowych. Te ostatnie przy rozładowaniu powyżej 50% wytrzymują średnio do 500 cykli. Konwencjonalne Li-Ion mają żywotność co najmniej 1000 cykli, a np. Li-Ion NMC - nawet około 2000. Ale według tego kryterium niekwestionowanym liderem jest LiFePO4, który nie traci mocy nawet dłużej - od 3000 do 8000 cykli. Degradacja w praktyce następuje gdzieś po 7 – 10 latach (a w panelach fotowoltaicznych cykl życia jest również dłuższy – ponad 20 lat). Ogólnie rzecz biorąc, akumulatory fosforanowo-żelazowe mają zwykle 2 razy dłuższą żywotność niż akumulatory litowo-jonowe.
  • Gęstość energii (a także wymiary i waga). W prostych słowach jest to pojemność akumulatora mieszcząca się w jednostce objętości lub masy. Im wyższa gęstość (energochłonność), tym bardziej kompaktowy i lżejszy może być akumulator. Dla LiFePO4 waha się od 90 do 150 W*h/kg. Czyli akumulator stacji zasilania o pojemności 500 Wh będzie ważył co najmniej 3,5 kg (a raczej bliżej 5 kg). Gęstość Li-Ion jest zauważalnie wyższa, aż do 260 Wh/kg (jak np. w odmianach litowo-kobaltowych). Oznacza to, że te same 500 Wh zmieści się w 2-kilogramowej obudowie. W związku z tym pod względem zwartości i lekkości tradycyjne akumulatory litowo-jonowe są lepsze od LiFePO4.
Stacje zasilana z akumulatorami LiFePO4 są dość ciężkie.
  • Wartości napięcia. Dla akumulatora litowo-jonowego odpowiednia wartość nominalna wynosi 3,7 V, a dla akumulatora żelazowo-fosforanowego - 3,2 V. Z fizycznego punktu widzenia taka różnica powinna zapewnić Li-Ionowi pewne zalety przy zasilaniu mocniejszego sprzętu, a także pozytywnie wpływać na szybkość procesu ładowania. Ale w rzeczywistości nie ma dużej różnicy w praktyce, ponieważ LiFePO4 stabilniej utrzymuje napięcie robocze około nominalnego (plus może dostarczać więcej prądu), a w przypadku analogów litowo-jonowych wartości operacyjne zmniejszają się aktywniej, gdy akumulator jest rozładowany , aż do 2,8 V. Oznacza to, że ze względu na swoją stabilność akumulatory żelazowo-fosforanowe eliminują utratę woltów.
  • Temperatury robocze. Wszystkie akumulatory litowe nie lubią zimnej pogody, to znaczy przy ujemnych liczbach na termometrze ich właściwości użytkowe spadają (a przede wszystkim spada ogólna wydajność). Jednak nadal istnieją różnice pomiędzy rozwiązaniami wykorzystującymi różne technologie. Li-Ion generalnie nie może być ładowany w temperaturach ujemnych, natomiast zakres temperatur pracy LiFePO4 jest zwykle szerszy. Jednocześnie ostatnie słowo często należy do producenta konkretnego urządzenia. Tym samym BLUETTI PowerOak EB55 można używać w chłodne dni, natomiast konkurenta z podobnym akumulatorem żelazowo-fosforanowym – EcoFlow RIVER 2 Max – już nie (dolna granica 0°C).
W chłodne dni wszystkie akumulatory litowe nie czują się zbyt dobrze, ale są wyjątki.
  • Przyjazność dla środowiska. Bez wątpienia system zasilania rezerwowego w oparciu o UPS lub stacje zasilania jest produktem bardziej ekologicznym niż generatory benzynowe. Ale i tutaj są pewne niuanse. Akumulatory wymagają zatem właściwej utylizacji, a np. kobalt i kadm wchodzące w skład niektórych baterii litowo-jonowych (w tym Li-Ion NMC) mogą mieć negatywny wpływ na środowisko i zdrowie ludzi. Pod tym względem analogi LiFePO4 są wyborem bardziej przyjaznym dla środowiska.

Powinniśmy także porozmawiać o cenach. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe to stosunkowo nowa technologia, ale w porównaniu z analogami litowo-jonowymi proces produkcyjny jest nawet tańszy (np. produkcja nie wymaga specjalnego warsztatu do pracy z toksycznym kobaltem). Jednak ze względu na nowość LiFePO4 w takich gotowych rozwiązaniach jak stacje zasilania, producentom nie spieszy się z obniżaniem cen. Dzięki temu modele litowo-jonowe są w dalszym ciągu tańsze w przeliczeniu na jednostkę pojemności (Wh), co widać wyraźnie w doborze. W przypadku akumulatora do UPS wszystko jest mniej jasne, ponieważ trzeba uwzględnić napięcie i pojemność. Generalnie zauważalnych różnic cenowych nie ma.

Stacje zasilania z akumulatorem LiFePO4

Dla jasności główne cechy wyróżniające akumulatory litowo-jonowe i żelazowo-fosforanowe podsumowano w tabeli:

Parametry porównania Li-Ion LiFePO4
Bezpieczeństwo średnie maksymalne
Żywotność od 1000 cykli od ponad 3000 cykli
Waga i wymiary minimalne więcej niż Li-Ion o 25 - 30%
Ładowanie w niskich temperaturach niedopuszczalne czasami akceptowalne
Przyjazność dla środowiska niska (ponieważ większość Li-Ion zawiera kobalt) wysoka

Kiedy warto wybrać stację zasilania lub akumulator do UPS-a opartego na LiFePO4?

Warto wybrać akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe do autonomicznych systemów zasilania, jeśli:

  • będziesz musiał podłączać potężne urządzenia;
  • będziesz musiał korzystać ze stacji zasilania lub UPS w trudnych warunkach (zarówno temperaturowych, jak i pod kątem poważnych obciążeń szczytowych, głębokiego rozładowania), zapewniając maksymalne bezpieczeństwo (bez ryzyka pożarów i wybuchów);
  • trwałość jest ważniejsza niż koszt;
  • odpowiednia jest instalacja stała i nie ma potrzeby przenoszenia UPS-a ani stacji zasilania, jest gdzie je umieścić;
  • wymagane jest rozwiązanie stosunkowo przyjazne dla środowiska.
W systemach o dużym obciążeniu preferowane są akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe.

Ogólnie rzecz biorąc, systemy zasilania awaryjnego LiFePO4 przewyższają konkurencję pod względem wszechstronności, ogólnej wytrzymałości, stabilności i trwałości. Tym samym najpotężniejsze stacje zasilania bazują na akumulatorach wykorzystujących tę technologię. I to nie jest przypadek. Powiedzmy, że jeśli chcesz zasilić całe mieszkanie, a tym bardziej dom, i rozumiesz, że jest to inwestycja długoterminowa, wówczas warto rozważyć akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe.

Kiedy warto wybrać stację zasilania lub UPS z akumulatorem Li-Ion?

Tradycyjne rozwiązania litowo-jonowe są odpowiednie, jeśli:

  • planujesz użytkowanie przenośne (stację zasilania zabierzesz na wędrówki, wycieczki itp.);
  • odczuwasz brak miejsca;
  • nie będziesz intensywnie obciążał systemu zasilania rezerwowego;
  • potrzebujesz rozwiązania tymczasowego (nie chcesz przepłacać za trwałość, chociaż w tym przypadku można rozważyć nawet akumulatory AGM);
  • masz ograniczony budżet.
Podczas pieszych wędrówek i w innych warunków, w których ważna jest mobilność, akumulatory litowo-jonowe mają swoje atuty.

Do delikatnej pracy, np. zasilania tylko kotła gazowego, lodówki czy komputera biurowego, dobrze nadają się akumulatory Li-Ion. Są one preferowane w najbardziej ciasnych warunkach, ponieważ przy niezmienionych wszystkich innych czynnikach są zauważalnie bardziej kompaktowe niż LiFePO4, a także wtedy, gdy system wymaga częstego przenoszenia. Poza tym nie należy zapominać o czynniku cenowym, ponieważ jeśli UPS lub stacja zasilania jest rozwiązaniem wyłącznie w sytuacjach awaryjnych, to okres użytkowania wynoszący około 3–4 lat powinien w zupełności wystarczyć.

Można przypuszczać, że akumulatory LiFePO4 będą stosowane coraz częściej, a ceny za te same stacje zasilania z nimi wkrótce spadną. W rezultacie ich przewaga nad innymi technologiami litowymi będzie się tylko umacniać. I wówczas głównymi argumentami przemawiającymi za konwencjonalnymi modelami Li-Ion będzie już tylko lekkość i zwartość.