2.5 LiFePO4 vs. Li-Ion (NMC) i sammenligning

I denne artikel handler det om lithium-ion og lithium jern-fosfat batterier. Efter artiklen og videoen vil du være i stand til at vurdere, hvilken batteritype der er bedst egnet til din anvendelse.

Før vi går videre til de enkelte teknologier, lad os først tage et kig på de forskellige former. Der findes cylindriske celler, prismatiske celler og pouch-celler. Afhængigt af producenten finder man forskellige celler med forskellige indhold. Formfaktoren siger altså ikke nødvendigvis noget om det egentlige materiale.

Udefra kan du ikke se, hvad der er indeni batteriet. For eksempel er det cylindriske celler i Torqeedo Travel 1103. Ofte er det celler fra mærkeproducenter som Panasonic, Samsung eller Sony. 

De runde celler har den højeste energitæthed af alle typer. Yderskallen er normalt lavet af meget tyndt nikkelbelagt stål. Fordelen ved de runde celler er en høj stivhed og robusthed.

På grund af den runde form kan cellerne dog ikke arrangeres effektivt inden i kabinettet og tager relativt meget plads. En anden ulempe er højere produktionsomkostninger, især på grund af materialet i yderskallen.

Inde i de fleste LiFePO4 findes der fire prismatiske celler. Fordelen ved kun 4 enkelte celler er en enklere forbindelse inde i boksen. Det sparer tid og penge ved produktionen.

På grund af den firkantede form kan pladsen udnyttes meget mere effektivt end ved en rund celle. Skallen af cellerne består ofte af noget billigere aluminium. Sammenlignet med rundcellen optager den prismatiske celle dog mere plads, og yderskallen vejer derfor også mere. 

I ePropulsion Spirit 1.0 PLUS anvendes såkaldte Pouch-celler. Forskellen til de andre former er den højeste energitæthed og den bedste pladsudnyttelse. Når man ser batteriet skåret over, bemærker man, at de egentlige celler kun udgør en lille del af batteriet.

Skallen af Pouch-cellerne består af blød aluminium-kompositfolie. Denne er i forhold til alle andre former den letteste og mest kompakte. Fordelen ved Pouch-cellerne er en høj energitæthed og lave omkostninger til emballage.

Pouch-cellerne er dog ikke så robuste og stabile som de andre celletype, så de bør beskyttes godt. En anden fordel er den gode køling, varme kan lettere slippe ud fra Pouch-cellerne end fra de prismatiske celler.

Vi fortsætter teksten med lithiumbatterierne og de forskellige teknologier. Når vi taler om lithiumakkumulatorer, mener vi som regel lithium-jernfosfatbatterier, eller den kemiske betegnelse LiFePO4. 

I batteriets hus findes der som regel disse blå prismatiske celler. I Kina er der nogle store producenter, for eksempel CATL, Calb eller EVE. Vi kommer snart til fordele og ulemper.

Derudover findes der også lithium-ion batterier. Bag denne betegnelse ligger en hel række forskellige cellekemier. Ofte gemmer der sig lithium-nikkel-kobolt-mangan-oxid bagved. Du ser ofte forkortelsen NMC, Li-NMC eller NCM. Der findes dog også andre blandinger som lithium-nikkel-kobolt-aluminium-oxid eller andre variationer. Alle har forskellige fordele og ulemper.

Lithium-ion batterierne er ofte integreret i cylindriske celler eller pouch-celler. For eksempel også i batteriet fra ePropulsion Spirit 1.0 PLUS eller Torqeedo Travel 1103. Du kender selvfølgelig disse lithium-ion batterier fra elbiler eller el-cykler. Også i hver laptop eller smartphone er disse batterier integreret.

LiFePO4 vejer lidt mere. Her har vi normalt knap 10 kg pr. kWh. Li-NMC vejer derimod kun mellem 6 og 7 kg pr. kWh. 3 kg mere pr. kWh lyder ikke af meget, men er trods alt 50% mere vægt.

Derfor anvendes de lettere lithium-ion-batterier også i elbiler eller el-scootere. Her har hvert kilogram stor indflydelse på acceleration, forbrug og rækkevidde. Samlet set er der altså en klar fordel for lithium-ion-batterierne.

Hvordan står det til med sikkerheden for lithiumbatterier? LiFePO4-batterierne har en helt afgørende fordel i forhold til lithium-ion-batterier: Lithium-jernfosfat er ikke brændbart eller eksplosivt. I nyhederne cirkulerer der af og til en brændende Tesla med lithium-ion-batteri, som så skal slukkes med en speciel brandslukker.

Selvom batterier i forhold til forbrændingsmotorer forårsager betydeligt færre skader, bør man i det mindste vide det. Med LiFePO4 kan der derimod virkelig ikke ske noget. Det er især godt på vandet, hvor batterierne kun kan slukkes dårligt, eller hvor brandvæsenet kun kan gribe ind med vanskeligheder. Der kan derfor ikke opstå yderligere miljøskader med lithium-jernfosfat.

En stor rolle i overvejelserne om, hvorvidt lithium-jernfosfat eller lithium-ion skal vælges, spiller afladningscyklerne og dermed levetiden. Her er der nogle gange meget store forskelle. LiFePO4 har normalt 3.000 ladecykler ved 80% afladning, de nyeste LiFePO4-batterier har endda endnu flere, altså 4.000 eller 5.000 ladecykler. Lithium-ion-batterier har derimod kun omkring 800 til 1.000 cykler.

Du bør derfor overveje meget nøje på forhånd, hvor ofte batteriet skal bruges. Det har en væsentlig indflydelse på valget af batteriteknologi. Hvis batteriet på båden måske aflades og genoplades 50 gange om året, er selv de 1.000 ladecykler fra et lithium-ion-batteri uden problemer tilstrækkelige i de næste 20 år.

Hvis båden lejes ud i 200 dage om året, svarer det til 400 forbrugte ladecykler om året. Vi vil derfor helt klart anbefale et lithium-jernfosfatbatteri.

Lad os nu tage et kig på de aktuelle priser. Lithiumbatteriet fra Ultiatron med 7,68 kWh koster fra 1.999€. Det er kun 260€ pr. kWh. Hos anerkendte mærker er det ofte betydeligt mere: snarere 400 til 600€ pr. kWh. Prisen afhænger af funktionsomfanget og forsyningskæden. Hvis der er installeret et Bluetooth-BMS, kan batteriet forbindes i serie, eller hvis batteriet kan håndtere mere afladningskapacitet, koster batteriet logisk nok også mere.

På den anden side har vi lithium-ion-batteriet fra producenten Lithimo, som 6 kWh koster 3.399€. Det er trods alt ret billige 580€ pr. kWh. Standarden er dog, ligesom med Spirit 1.0 Plus, snarere en pris på 800 - 1000€ pr. kWh.

Lithium-ion-batterier anvendes, når batteriet skal være så let som muligt. Enten når jeg har en let gliderbåd og ønsker at komme hurtigt i glide, eller når jeg regelmæssigt bærer batteriet rundt, som ved en gummibåd eller robåd. For eksempel ved en 1 kW motor med integreret batteri som Torqeedo Travel 1103 eller ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

For alle andre skrogbåde er det ikke dramatisk, om jeg har 30 kg mere vægt i båden med et 10 kWh batteri eller ej. For sejlbåde, husbåde og motorbåde i skrogbådsdrift gør vægten ingen forskel. Men det gør en enorm forskel, om jeg så bruger 3.000 til 5.000€ mere for de 10 kWh. Derfor anbefaler vi primært LiFePO4-batteriet til større systemer.

Afslutningsvis kan man sige: Udelukkende på grund af ladecyklerne og den højere sikkerhed er LiFePO4-batterier næsten altid at anbefale, desuden kan man dermed også spare en del penge.

Den vigtigste fordel ved lithium-jernfosfat, efter min mening, er den lavere pris. LiFePO4-batterier er allerede tilgængelige fra 260€ pr. kWh hos os. Vi anbefaler for eksempel batterierne fra Ultimatron, som virkelig er meget overkommelige og delvist specielt fremstilles til os.

Lithium-ion-batterier derimod starter ved 580€ og koster som regel snarere 800 - 1.000€ pr. kWh. Til glidebåde er lithium-ion-batterier ofte bedre, simpelthen på grund af den lavere vægt, hvilket har en positiv indvirkning på forbruget og hastigheden.