为什么用ECTIVE锂电池代替船或房车中的铅酸电池？

为什么要用锂电池代替船或房车中的铅酸电池？

铅酸与锂：放电深度

放电深度或 DoD 是指在不显着缩短其寿命的情况下实际可以使用多少电池组存储的能量。例如，额定 DoD 为 25% 的 100Ah（安培小时）铅酸电池意味着您需要计划仅使用其额定容量的 ¼（即 25Ah），而电池中剩余的 ¾ 未使用。

• 铅酸电池的 DoD——无论是被淹没的（你必须定期加水）还是密封的（“免维护”）——通常在 25% - 50% 的范围内。定期放电 25% 时，电池的续航时间至少是定期放电 50% 时的两倍。请记住，如果您在使用一天后没有晴天为电池充电，则 DoD 会在第二天再次下降——因此计划每天使用 25% 将允许您使用少于 50使用两天后 % 最大值。
• 另一方面，锂离子电池的 DoD 为 80% 或更多，让您可以使用电池的大部分甚至全部储存能量。这意味着额定 80% DoD 的 100Ah 锂电池可以安全地为您提供 80Ah 而不会受到伤害。

因此，锂电池组可以比铅酸电池组小得多，以提供相同数量的可用能量。例如，如果您每天需要 100Ah 的能量，则需要一个 400Ah 的铅酸电池组来保持 25% DoD，但在 80% DoD 时只需要 125Ah 的锂电池。那是一个小得多的锂电池组。

铅酸与锂：循环计数

循环电池意味着将其放电至任意量，然后再充电至充满电状态。如果您每天循环电池组一年，那就是 365 个循环。如果您只在周末使用它，并在其余时间保持银行充裕，那么一年就是 104 个周期。

一个循环就是一个循环，无论放电深度如何，但放电深度直接影响您期望电池可以持续多少次循环。电池的规格会告诉您在放电至其额定 DoD 时预期的循环次数。

• 一个标准的富液式铅酸电池在 25% DoD 下可以循环约 2500 次
• 标准密封铅酸电池在 25% DoD 下可循环约 1200 次
• 与铅酸不同，锂电池在 80% DoD 下没有循环曲线。超过 80%，循环计数会急剧下降。典型的锂电池可以在高达 80% 的 DoD 下循环 5000 多次。这是 4 倍的周期，超过 DoD 的 3 倍。这是一个寿命更长的锂电池组。

铅酸与锂：充电/放电率

除了使用多少电池容量外，使用电池的速度也很重要。再次使用 100Ah 电池示例，如果您有 10 安培 (A) 负载，则可以在 10 小时内完全耗尽电池电量（100Ah ÷ 10A = 10 小时）。这被认为是 C/10 利率。同样，如果同一块电池上有 50A 的负载，则它会在 2 小时内耗尽（100Ah ÷ 50A = 2 小时）。那是 C/2 利率。大多数电池额定为 C/20 速率，可在 20 小时内耗尽电池电量。

如果您的系统中有大电流负载，或者正在用大电流快速充电，例如交流发电机或岸电，您需要考虑电池组的充电/放电率。如果您需要比电池可以处理的更高的速率，则需要通过添加更多并联电池来增加电池组，以便电池可以在它们之间共享电流。这可能导致需要一个 Ah 容量比为负载供电所需的电池组更高的电池组，以处理高电流。

同样，铅酸电池充电速度过慢会导致过早硫酸化，从而缩短其寿命。这不是锂的问题。

• 铅酸电池往往在 C/8 和 C/12 倍率之间表现最佳。所以我们的 100Ah 电池需要在 8A 到 12A 之间充电或放电。并联连接三个电池将允许三倍的速率，因为它在三个电池之间共享电流，因此 24A 至 36A。
• 一些锂电池通常可以处理 C/1 速率，或者在短时间内甚至更高，具体取决于电池。这意味着 100Ah 锂电池可以处理 100A（或更多）的充电/放电电流。大多数制造商建议定期使用不超过 C/2 的速率以获得最佳电池寿命，但如果您需要，最好知道锂电池可以提供额外的电量。选择锂电池时一定要查看制造商的规格，因为有些电池不像其他电池那样支持高电流。

铅酸与锂：电压骤降

当您尝试运行绞车、卷扬机或空调等高功率负载时，您可能熟悉船或房车电池组的电压下垂或降至 11V 或更低的情况。在逆变器上运行重交流负载时，电压可能会降至低压截止电压以下，导致逆变器在您最需要的时候关闭。同样，如果您直接从电池组运行直流负载（如船首推进器），则需要它保持足够高的电压，以便在您真正需要它工作时工作。由于锂电池的电压曲线和承受大电流的能力，此类负载不会导致电压急剧下降，从而消除了电压暂降的问题。

铅酸与锂：尺寸和重量

有了更高的 DoD、更高的循环计数和更高的充电/放电率，很容易看出在房车或船上使用锂电池如何通过需要更小的电池组来节省空间……我不需要解释的优势在已经紧张的地方节省空间。但是，在 RV 和船舶应用中用锂替代铅酸电池还有另一个物理优势：锂电池也没有铅制成的疯狂重量！更轻的重量意味着更高的燃油效率，为您节省更多的汽油或柴油成本。

铅酸与锂：安全

在设计太阳能系统时，安全始终是首要考虑因素，但当您的系统位于远离海岸的船上或位于偏远道路上的房车时，安全性就变得更加重要。不同的电池化学成分具有不同的风险因素。显然，滥用任何类型的电池都会造成危险情况。但在正常情况下，甚至可能有点粗暴对待，不同的电池有不同的安全问题需要解决。

• 富液式铅酸电池在电池中含有酸和水电解质，必须定期检查。在正常的充电周期中，这种混合物会变成需要排放到室外的气体。车辆或船只内积聚的气体可能具有爆炸性。适当的通风可以减轻这种担忧。电池放气是正常现象，但车主需要定期检查以查看电解液液位何时因放气而变低。如果低，则需要添加更多的蒸馏水。如果装满或充电过多，则存在酸溢出的风险。这要求您准备好适当的安全设备，包括手套、护目镜和小苏打，以便在需要时中和酸。
• 密封铅酸电池没有放气或电解液液位需要检查，因为它们不放气。应遵循正常的电池安全措施，例如检查电缆连接是否牢固、是否腐蚀以及防止对电池本身造成物理损坏。
• 锂电池也不会放气，但某些类型（含钴的电池，称为钴酸锂或 LCO）可能会发生热失控——电池开始变热的情况，导致它对热量做出反应并变得更热越来越热，直到着火。LCO 电池最常用于手机、悬浮滑板和电动汽车，一般不推荐用于移动应用。

那么锂电池比其他电池更安全吗？是的——当它们不含钴时。磷酸亚铁锂（LFP 或 LiFePO4）化学已成为船用、RV 和一般太阳能 PV 使用的标准锂电池，因为它们没有热失控问题。它们非常安全，可以安装在室内，是移动生活和娱乐的完美解决方案。就像密封铅酸电池一样，确保电缆没有因行驶中的振动而松动，并且需要进行目视检查以确保一切正常。

铅酸与锂：温度

铅酸温度降额

温度对不同类型的电池有不同的影响。铅酸电池的额定容量在 80°F (26°C) 下，但温度越低，容量下降得越多。因此，我们的 100Ah 铅酸电池在 80°F 时仅能保持 76Ah 在 40°F (4°C) 时。因此，如果你知道你将在冬天使用你的电池组，并且它们将处于无条件的位置（不加热或冷却），你需要加大你的电池组的容量以弥补较小的容量寒冷的。

铅酸电池在根据温度以不同速率充电时也表现最佳。因此，大多数优质太阳能充电控制器都有一个电池温度传感器来向充电控制器报告。

无论温度如何，锂电池都能保持相同的容量，并且不需要根据温度调整充电速率。

但是，虽然您可以在冰点温度下运行负载，但不能在低于冰点的温度（低于 32°F 或 0°C）下为锂电池充电。电池监控系统 (BMS) 通常具有低温切断功能，防止电池在温度过低时充电。

如果您的锂电池组处于寒冷的环境中，您需要获得像 Himax 电池这样具有内置加热器的电池，和/或构建一个绝缘电池盒以容纳充电时产生的热量。

铅酸与锂：终生成本

如果把锂电池和铅酸电池Ah比Ah，锂电池更贵。但退后一步，放眼大局——考虑到我们目前所涵盖的一切——你会发现从长远来看，锂电池实际上可以为你节省金钱、时间和麻烦。

让我们看一下为每天使用 1400Wh 的 12V 系统设计电池组时的一些成本示例。

密封 AGM 与锂

对于锂电池组：1400Wh x 2 天的自主性 ÷ 80% DoD（2 天没有阳光后，每天为 40%）÷ 12V 电池组 = 290Ah 电池。我将四舍五入到 300Ah，并使用两个 1800，每个 1300 美元，总共 2600 美元。对于密封的 AGM 电池组：1400Wh x 2 天的自主权（没有太阳的天数）x 1.11 温度降额 (60F) ÷ 50% DoD ( 25% x 2 天没有阳光）÷ 12V 电池组 = 518Ah 电池组。我将四舍五入到 600Ah，并使用 200Ah 12V 电池，每节 600 美元，总计 1800 美元。

乍一看，锂离子电池比 AGM 电池成本更高。但是，当您考虑循环计数（AGM 为 1200，锂电池为 5000）时，锂电池组的使用寿命将比 AGM 电池组长 4 倍。您需要以 7200 美元的价格购买四个 AGM 电池组——并花时间购买和安装它们——才能与一个 2600 美元的锂电池组的寿命相媲美。此外，您会错过前面提到的用于船或房车的锂电池的所有好处。

 

 

 

 

富液式铅酸与锂

浸水式铅酸电池组和密封式铅酸电池组的数学原理是一样的。因此，让我们再次将 518Ah 12V 铅酸电池组与 300Ah 12V 锂电池组进行比较。我将四舍五入到 675Ah，以使用流行的 Trojan T-105 225Ah 6V 电池，每节 175 美元。使用 6V 电池需要串联 2 节才能获得 12V，所以我需要 6 节，总共需要 1050 美元。我们仍将以 2600 美元的价格使用两个 KiloVault HLX1​​800，或者我可以以 2500 美元的价格使用一个 300Ah 12V 电池。有些人更喜欢并联安装两个电池以实现冗余，并发现两个电池的尺寸和重量可能比一个更容易管理。

富液式铅酸和锂之间的价格差距大于 AGM。富液电池的 2500 次循环与锂电池的 5000 次循环相比，维护良好的富液电池组的使用寿命只有锂电池的一半。但是维护不善的电池组会在一两年内迅速成为船锚。因此，浸没式是一种比密封铅酸稍微便宜的解决方案，两家银行的价格为 2100 美元，而锂电池的价格为 2600 美元。但同样，您拥有更小、更轻、更安全的电池组、更高的电流容量以及锂电池所需维护最少的优势。多花 500 美元购买锂可能是值得的。

用于海洋和 RV 的铅酸与锂：判决

通过选择锂电池作为船用/RV 应用的铅酸电池替代品，您将需要更少的电池，而且这些电池将持续更长时间、循环更深入、提供更多功率并且重量更轻。

 

 

 

                                                   Himax – 150Ah 12V 锂电池

在船或房车中用锂电池更换铅酸电池时的注意事项

既然您确信锂是最好的选择，那么在用锂替换铅酸电池时需要注意一些事项。“直接更换”一词已经流行起来，但现实是您还需要做一些其他事情才能安全地将船或房车中的铅酸电池升级为锂电池。

充电控制器/充电配置文件

如果您目前正在使用太阳能、交流发电机和/或岸电为铅酸电池充电，您可以保留现有的充电控制器或逆变器/充电器。锂电池的充电和低压截止曲线与铅酸电池略有不同，因此您需要充电速率可调的充电器。不同的电池会有不同的偏好，因此在配置充电器时一定要查看制造商的建议。他们通常会推荐 Bulk 和 Absorb 速率约为 14V，吸收时间短至 2 分钟，远低于铅酸的标准。使用略低于 14V 的浮动电压，您可以保持充电而不会过度充电。因为锂有一个非常窄的电压窗口，

注意：与铅酸电池不同，锂电池并不总是需要充电至 100% 的全部容量。他们实际上更喜欢处于部分充电状态。如果您打算离开您的船或 RV 存放一个季节，建议您将电池组保持在 90% 左右的充电状态。这为舱底泵或 CO ₂ 警报器等小负载留下了充足的能量，但有助于维持健康的电池组，直到您恢复正常使用。

起动电流/启动电池

对于铅酸电池，我们习惯于看到 CCA（冷启动电流）的额定值，以显示在寒冷天气下可以使用多少电流来启动发动机。锂电池没有 CCA 评级。如果您打算用锂电池代替铅酸电池作为启动电池，请确保新锂电池的额定电流足以处理足够的电流。并非所有人都是。我们看到很多人继续使用铅酸电池作为启动器，而锂仅用于家用/服务电池。这也为您提供了一点备用，因此如果您的家用/服务电池出现任何问题，您仍然可以使用启动器电池。

交流发电机

与铅酸电池不同，锂电池的内阻非常小，可以根据需要从交流发电机获取尽可能多的充电电流。但由于交流发电机并非设计用于长时间全速运行，这可能会导致交流发电机工作过度、过热并损坏自身。有几种方法可以防止这种情况发生。

使用 DC/DC 转换器

通过在交流发电机和锂电池组之间安装直流到直流转换器，您可以限制电池从交流发电机汲取的电流量。建议您只从交流发电机的一半额定值取电，因此对于 60A 交流发电机，30A DC/DC 转换器（如支持蓝牙的 Victron Energy Orion-Tr Smart 12/12-30A 充电器）是一个不错的选择。您可以并联使用多个 DC/DC 转换器来提高大型交流发电机的速率。

Victron Orion-TR 智能 DC/DC 转换器设置

更换交流发电机

您可以用专为更高安培数充电和温度控制而设计的交流发电机替换交流发电机。Balmar 为此制造了出色的交流发电机和外部调节器。他们监控温度，如果交流发电机太热，它们将逐渐降低到适当的安培数。如果您目前有 V 型皮带，则可能需要先为蛇形皮带改装发动机，然后才能使用更大的 Balmar 交流发电机。

低压断开

自动断开直流负载的能力使您可以控制电池组的放电量。可以通过蓝牙配置 Victron Energy Smart BatteryProtect 等自动开关，以实现对系统的出色控制。它可以根据可配置的电压设置打开或关闭非关键负载。

电池/银行监控

KiloVault CHLX 蓝牙应用程序

任何好的电池系统都应该能够监控单个电池和整个电池组。不仅要观察电压，还要观察电池组进出的安培数和温度，让您全面了解整个电池组的健康状况和充电状态。一些锂电池电池监控系统内置蓝牙或 WiFi，您可以通过手机对其进行监控。例如，KiloVault HLX 和 CHLX 电池通过蓝牙连接到您的智能手机，可以查看每个电池的电池电量。

 

 

 

 

 

Victron Energy Smart Shunt 提供了一种低成本的方法，可以通过智能手机的蓝牙监控整个电池组。它不包括显示屏，因此您只能通过蓝牙查看。

Victron SmartShunt – 通过蓝牙监控电池

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Victron Energy 智能电池监视器 BVM-712 为您提供本地显示，方便查看电池电压、电流、功率、消耗的安培小时数和充电状态 (SoC)。也可以通过蓝牙查看。

是时候为船舶和房车应用调动锂电池了

无论您是在为房车或船寻找新的电池组，还是考虑更换老化的铅酸电池，深循环锂离子电池——特别是磷酸铁锂电池——都是一个很好的解决方案。与铅酸电池相比，磷酸铁锂电池具有更大的功率、更高的电流、更长的使用寿命、更小的占地面积、更轻的重量以及安全、免维护的运行。您准备好动员起来使用锂了吗？