2.5 LiFePO4 vs. Li-ion vertailussa

You can't see from the outside what is built inside the battery. For example, in the Torqeedo Travel 1103, these are cylindrical cells. These are often the cells of brand manufacturers such as Panasonic, Samsung or Sony. 

Of all types, round cells have the highest energy density. The outer shell is usually made of very thin nickel-plated steel. The advantage of round cells is high stiffness and robustness.

Due to their round shape, however, the cells cannot be efficiently arranged inside the housing and take up relatively much space. Another disadvantage is higher production costs, especially due to the material of the outer layer.

Most LiFePO4 batteries contain four prismatic cells inside. The advantage of having only 4 individual cells is a simpler wiring inside the box. This saves time and money in production.

Due to the square shape, space can be used much more efficiently than with a round cell. The shell of the cells is usually made of slightly cheaper aluminum. However, compared to the round cell, the prismatic cell takes up more space and thus the outer shell also weighs more. 

ePropulsion Spirit 1.0 PLUS:ssa käytetään niin kutsuttuja Pouch-kennoja. Erotuksena muihin muotoihin on korkein energiatiheys ja paras tilankäyttö. Kun akun leikkaa auki, huomaa että varsinaiset kennosolut muodostavat vain pienen osan akusta.

Pouch-kennosolun kuori koostuu pehmeästä alumiinikomposiittikalvosta. Se on kaikista muodoista kevyin ja kompaktein. Pouch-kennosolujen etuna on korkea energiatiheys ja alhaiset kustannukset pakkaamisesta.

Pouch-kennosolut eivät kuitenkaan ole yhtä kestäviä ja vakaita kuin muut solutyypit, joten niitä on suojeltava hyvin. Toisaalta niiden hyvä jäähdytys on etu, koska lämpö pääsee poistumaan Pouch-kennosoluista helpommin kuin prismatisista soluista.

Seuraavaksi tekstissä käsitellään litiumakkuja ja erilaisia teknologioita. Kun puhumme litiumakuista, tarkoitamme yleensä litium-rautafosfaattiakkuja, tai kemiallista nimeä LiFePO4. 

Akkukotelossa on yleensä nämä siniset prismamaiset solut. Kiinassa on muutamia suuria valmistajia, kuten CATL, Calb tai EVE. Puhumme eduista ja haitoista pian.

Lisäksi on olemassa litiumioniakkuja. Tämän termin takana on useita erilaisia solukemioita. Yleisimmin se tarkoittaa litium-nikkeli-koboltti-mangaanioksidia. Usein näet lyhenteen NMC, Li-NMC tai NCM. On kuitenkin myös muita seoksia, kuten litium-nikkeli-koboltti-alumiinioksidia tai muita muunnelmia. Kaikilla on erilaisia etuja ja haittoja.

Litiumioniakut ovat yleensä integroitu sylinterisiin soluihin tai pussisoluihin. Esimerkiksi ePropulsion Spirit 1.0 PLUS- tai Torqeedo Travel 1103-akussa on tällaisia litiumioniakkuja. Tunnet nämä litiumioniakut tietysti myös sähköautoista tai sähköpyöristä. Niitä on myös jokaisessa kannettavassa tietokoneessa tai älypuhelimessa.

LiFePO4 painaa hieman enemmän. Tässä tapauksessa meillä on yleensä noin 10 kg/kWh. Toisaalta Li-NMC painaa vain 6 tai 7 kg/kWh. 3 kg enemmän per kWh ei kuulosta paljolta, mutta se on kuitenkin 50% enemmän painoa.

Siksi kevyempiä litiumioniakkuja käytetään sähköautoissa tai sähköskoottereissa. Jokainen kilogramma vaikuttaa suuresti kiihtyvyyteen, kulutukseen ja toimintasäteeseen. Loppujen lopuksi litiumioniakut ovat selvä etu.

Mitä turvallisuudesta voidaan sanoa litiumakkuista? LiFePO4-akut ovat litiumioniakkuja verrattuna erittäin tärkeä etu: litium-rauta-fosfaatti ei ole palava tai räjähtävä. Uutisissa esiintyy joskus palava Tesla, jossa on litiumioniakku, joka on sitten sammutettava erityisellä sammuttimella.

Vaikka akut aiheuttavat suhteessa huomattavasti vähemmän vahinkoja kuin polttomoottorit, on hyvä tietää tämä. LiFePO4: ssä ei voi tapahtua mitään. Tämä on erityisen hyvä asia vedessä, jossa akkuja on vaikea sammuttaa tai palokunta voi vain vaikeasti puuttua tilanteeseen. Litium-rauta-fosfaatin kanssa ei voi myöskään aiheuttaa lisää ympäristövahinkoja.

The charging cycles and thus the service life play a major role in the decision whether to use lithium iron phosphate or lithium-ion. There are sometimes very large differences here. LiFePO4 typically has 3,000 charging cycles at 80% discharge, the latest LiFePO4 batteries even have more, so 4,000 or 5,000 charging cycles. Lithium-ion batteries, on the other hand, have only around 800 to 1,000 cycles.

Therefore, you should carefully consider in advance how often the battery should be used. This has a decisive influence on the selection of battery technology. If the battery on the boat is discharged and recharged maybe 50 times a year, even the 1,000 charging cycles of a lithium-ion battery are easily sufficient for the next 20 years.

If the boat is used for 200 days per year in a boat rental, that's 400 consumed charging cycles per year. Therefore, we would definitely recommend a lithium iron phosphate battery.

Lets take a look at the current prices. The lithium battery from Ecowatt with display costs 499€. That's less than 400€ per kWh. With renowned brands, it's sometimes significantly more: more like 600 to 800€ per kWh. The price depends on the range of functions. If a Bluetooth BMS is installed, the battery can be connected in series or the battery can handle more discharge power, the battery logically costs more.

On the other hand, we have the lithium-ion battery from Spirit 1.0 Plus, which has the same capacity as the Ecowatt battery and costs 1,150€. That's just under 900€ per kWh.

Litiumioniakut ovat käytössä, kun akun on oltava mahdollisimman kevyt. Joko kun minulla on kevyt liukuvene ja haluan päästä liukuun mahdollisimman aikaisin. Tai kun kannan akkua säännöllisesti ympäriinsä, kuten kumiveneessä tai soutuveneessä. Esimerkiksi 1 kW moottorilla, jossa on integroitu akku, kuten Torqeedo Travel 1103 tai ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

Kaikissa muissa uppoavissa veneissä ei ole dramaattista, onko minulla 30 kg enemmän painoa veneessä 10 kWh: n kanssa vai ei. Purjeveneissä, taloveneissä ja moottoriveneissä, joissa on uppoava liike, painolla ei ole merkitystä. Kuitenkin on valtava ero, käytänkö 10 kWh: sta sitten 3 000–5 000 € enemmän rahaa. Siksi suosittelemme pääasiassa LiFePO4-akkuja suuremmille järjestelmille.

Yhteenvetona voidaan todeta, että pelkästään lataussyklit ja korkeampi turvallisuus tekevät LiFePO4-akuista lähes aina suositeltavia, ja siten voi säästää rahaa.

Mielestäni tärkein etu litium-rautafosfaatista on halvempi hinta. LiFePO4-akut ovat saatavilla jo 400 € / kWh hintaan. Suosittelemme esimerkiksi Ultimatronin ja BatteryTechnologyn akkuja, jotka ovat todella edullisia.

Toisaalta litiumioniakut alkavat 800 €:sta ja maksavat yleensä jopa 1 000 € / kWh. Liukuveneisiin sopivat yleensä paremmin litiumioniakut, yksinkertaisesti kevyemmän painonsa vuoksi, mikä vaikuttaa positiivisesti kulutukseen ja nopeuteen.