Srovnání životnosti bateriových technologií: LiFePO4 vs. Li-ion vs. Olovo

Tento přehled porovnává tři konkrétní zástupce bateriových technologií: článek CALB 314Ah (LiFePO4), vysokokapacitní článek Samsung 35E (Li-ion) a klasickou trakční baterii Varta 105Ah (Olovo). Tyto příklady jsem použil proto, že se jedná o baterie nejčastěji používané pro lodní motory. Články Calb používám já v bateriích Outdoorelektro, Samsung 35E jsou ty nejkvalitnější, co jsem našel v bateriích typu ENC/ baterky pre čluny a Varta 105 je tradiční stará škola.

1. Cyklická životnost (Počet cyklů nabití/vybití)

Toto je nejdůležitější ukazatel pro systémy s denním využitím (fotovoltaika, denní cyklování). Pro využití k lodním elektromotorům to není stěžejní, ale pro srovnání tento údaj hodnotu rozhodně má.

• LiFePO4 (CALB 314Ah): Tento článek nabízí extrémní životnost, udávanou na minimálně 6000 cyklů. I při náročném každodenním cyklování vydrží desítky let.
• Li-ion (Samsung 35E): Životnost je typicky jen 500 cyklů (než kapacita klesne pod 80 %). Po více cyklech už bývá článek “měkký” a nepoužitelný pro větší zátěž.
• Olovo (Varta 105Ah): Nejhůře si vede olovo. Při hlubokém vybíjení zvládne pouze 200 až 400 cyklů. Při častém cyklování může být po dvou letech na odpis.

2. Citlivost na hloubku vybití (DoD – Depth of Discharge)

Způsob, jakým baterii vybíjíte, má drastický dopad na její stárnutí.

• LiFePO4 (CALB 314Ah): Je velmi robustní. Můžete ji pravidelně vybíjet na 0–100 % kapacity bez poškození. Využijete tak celou nominální kapacitu 314 Ah.
• Li-ion (Samsung 35E): Trpí při cyklování “do dna”. Aby vydržel déle, musí se provozovat v úzkém okně 20–80 %, čímž se dobrovolně připravujete o část kapacity.
• Olovo (Varta 105Ah): Nesmí se hluboce vybíjet (pod 50 %), jinak dochází k nevratné sulfataci desek. Z nominálních 105 Ah je tak reálně dlouhodobě využitelná jen polovina (cca 50 Ah).

3. Kalendářní stárnutí

Baterie stárnou chemicky, i když se nepoužívají. Tento ukazatel je pro naše použití asi nejdůležitější.

• LiFePO4 (CALB 314Ah): Velmi stabilní chemie. I po 15 letech intenzivního využívání bude článek funkční, jen s nižší kapacitou.
• Li-ion (Samsung 35E): Stárne rychleji, elektrolyt degraduje i prostým časem, zejména pokud je skladována v plně nabitém stavu (vysoké napětí urychluje oxidaci). Můžete očekávat životnost 4-6 let a příliš nezáleží na intenzitě využití, ale spíše na skladovacím napětí.
• Olovo (Varta 105Ah): Pokud není udržována trvale nabitá, velmi rychle degraduje samovybíjením a sulfatací. Extrémně důležité je jak se o baterii pečuje. Je náročná na údržbu proto velké rozmezí 1-6 let běžné životnosti.

4. Vztah životnosti a bezpečnosti (Rizika na konci života)

Zásadní rozdíl je v tom, jak bezpečné je používat baterii, která už má to nejlepší za sebou a její kapacita klesla.

• LiFePO4 (CALB 314Ah): Tato technologie je bezpečná až do úplného konce. I když kapacita klesne na 50 % nebo 40 % původní hodnoty, chemie zůstává stabilní. Článek se nestává hořlavým ani výbušným. Staré články CALB lze bez obav používat dokud úplně nepřestanou vodit proud.
• Li-ion (Samsung 35E): Používání degradovaných Li-ion článků je velmi riskantní. Se stárnutím a poklesem kapacity dochází uvnitř článku k tvorbě lithiových dendritů, které mohou prorazit separátor a způsobit vnitřní zkrat a tím pádem požár/výbuch. Stará Li-ion baterie má také výrazně vyšší vnitřní odpor, takže se nebezpečně zahřívá. Z bezpečnostních důvodů by se tyto články měly vyřadit ihned, jakmile jejich parametry klesnou pod stanovenou mez. Důrazně doporučuji pravidelné kontroly u baterií starších 3 let!
• Olovo (Varta 105Ah): Olovo “umírá” bezpečně. Na konci života prostě ztratí kapacitu nebo dojde k přerušení článku uvnitř. Baterie přestane fungovat, ale nehrozí u ní spontánní požár jako u přetěžované staré Li-ion baterie.

Rychlé srovnání parametrů

Shrnutí

• CALB 314Ah (LiFePO4): Investice do klidu a bezpečí. Baterie bude sloužit desítky let a i na svém sklonku bude stále bezpečným úložištěm energie.
• Samsung 35E (Li-ion): Výkonná, ale “spotřební” baterie. Jakmile začne ztrácet kapacitu, riziko selhání stoupá a je nutné ji vyměnit.
• Varta 105Ah (Olovo): Bezpečná technologie, která je ale pro pravidelné cyklování ekonomicky nevýhodná kvůli extrémně krátké životnosti.