Wydajność akumulatorów AGM i LiFePO4 - porównanie

Wielu inwestorów planujących zakup akumulatora staje przed dylematem: AGM czy LiFePO4 – który wybrać? Na ostateczną decyzję wpływa wiele czynników: od planowanego zastosowania, przez oczekiwaną liczbę cykli rozładowania, po wagę takiego produktu. Ważnym aspektem, który należy uwzględnić przy dokonywaniu wyboru, jest również wydajność akumulatora. To właśnie tej kwestii poświęcę dalszą część niniejszego artykułu, porównując w praktyce akumulatory AGM i LiFePO4.

Jeśli więc ciekawi Cię, które rozwiązania wypadną lepiej w tym zestawieniu: akumulatory AGM czy LiFePO4, to zachęcam do lektury!

Czym się różni AGM od LiFePO4? Krótkie przypomnienie

Zanim przejdziemy do porównania pojemności dwóch typów akumulatorów pod dużym obciążeniem, przypomnę krótko, czym cechują się akumulatory AGM oraz LiFePO4.

AGM czy LiFePO4 – charakterystyka akumulatorów AGM

Czym są akumulatory AGM? Tym mianem określa się bezobsługowe, szczelne akumulatory kwasowo-ołowiowe, w których elektrody oddzielone są absorpcyjnymi matami z włókna szklanego (stąd angielska nazwa technologii: Absorbent Glass Mat) odpowiedzialnymi za wchłanianie elektrolitu. W ten sposób eliminuje się ryzyko wycieku żrącego kwasu nawet w przypadku uszkodzenia obudowy. Dzięki temu akumulator AGM można przewozić w różnych pozycjach, np. pionowej lub poziomej, co stanowi jego przewagę nad podatnymi na wycieki akumulatorami tradycyjnymi.

Charakterystycznymi cechami akumulatorów AGM są niezawodność, wysoka trwałość i duża żywotność, a także niski poziom samorozładowania – ale nie mam tutaj na myśli najtańszych akumulatorów dostępnych na rynku. Istotny atut dobrych produktów z tego segmentu stanowi również duża odporność na wstrząsy i wibracje, dzięki czemu świetnie nadają się one do zastosowań mobilnych, w tym w pojazdach takich jak np. łodzie. Akumulatory AGM stanowią idealny wybór m.in. do różnego rodzaju systemów zasilania awaryjnego UPS.

Obok licznych zalet akumulatory AGM mają też swoje słabsze strony. Jedną z nich jest stosunkowo wysoka waga – w porównaniu z akumulatorami AGM baterie LiFePO4 są co do zasady znacznie lżejsze. Innym minusem tego typu rozwiązań jest to, że źle reagują na głębokie rozładowanie. 

Akumulator AGM czy LiFePO4 – czym cechują się akumulatory LiFePO4?

Akumulator LiFePO4, określany niekiedy także jako bateria LiFePO4, to nowoczesny akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy. Jest to jeden z rodzajów akumulatorów litowo-jonowych, który cechuje się bardzo małym samorozładowaniem, imponującą żywotnością i wysoką wydajnością energetyczną.

Akumulator 12V typu LiFePO4 jest zbudowany z czterech ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych połączonych szeregowo, z których każde pracuje na napięciu 3,2V. Istotnym elementem takiej baterii jest specjalny system zarządzania BMS (z ang. Battery Management System) odpowiadający m.in. za:

• nadzorowanie procesów ładowania i rozładowywania,
• kontrolowanie temperatury akumulatora.

Jego zastosowanie wpływa na to, jak bezpiecznym i długowiecznym rozwiązaniem jest akumulator LiFePO4.

Akumulatory LiFePO4 oferują szereg korzyści, z powodu których są sprawdzonym wyborem w wielu zastosowaniach. Wśród ich zalet można wyróżnić m.in. niską wagę, wysokie napięcie nominalne, możliwość ładowania większym prądem, zdolność do pracy w szerokim zakresie temperatur, brak efektu pamięci czy bezpieczeństwo użytkowania. Do minusów tego typu akumulatorów zalicza się natomiast np. brak możliwości rozładowania dużym prądem (ograniczeniem jest tutaj zastosowany układ BMS), brak możliwości ładowania gdy akumulator ma temperaturę poniżej zera (chyba że jest wyposażony w specjalne maty grzewcze).

Do czego można wykorzystać akumulator LiFePO4? Znajduje on zastosowanie m.in.: w pojazdach elektrycznych, instalacjach fotowoltaicznych. Można go użytkować również np. na działce do pracy cyklicznej.

Czym się różni AGM od LiFePO4? Główne punkty rozbieżności

Znając podstawowe cechy obu rodzajów akumulatorów, warto odpowiedzieć sobie na pytanie: czym się różni AGM od LiFePO4? Wśród najważniejszych różnic między tymi dwoma rozwiązaniami można wyróżnić m.in.:

• konstrukcję i technologię, na której oparte są dane akumulatory – AGM to akumulatory kwasowo-ołowiowe, natomiast LiFePO4 to akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (typ akumulatora litowo-jonowego),
• żywotność – zwykle akumulatory LiFePO4 charakteryzuje dłuższa żywotność (większa liczba cykli rozładowania) niż w przypadku akumulatorów AGM,
• waga – akumulatory LiFePO4 są wyraźnie lżejsze niż ich dobre akumulatory AGM,
• prąd ładowania – akumulatory LiFePO4 mogą być ładowane większym prądem niż akumulatory AGM,
• zdolność do pracy w niskich temperaturach – w przypadku akumulatorów LiFePO4 pracujących w niskiej temperaturze pojemność nie spada tak szybko, jak w przypadku akumulatorów AGM.

To oczywiście jedynie niektóre z różnic, jakie występują między akumulatorami AGM a bateriami LiFePO4.

Kiedy przypomnieliśmy sobie, czym się różni AGM od LiFePO4, a także co dokładnie kryje się za tymi dwoma pojęciami, możemy przejść do sedna niniejszego wpisu, a mianowicie praktycznego zestawienia pojemności obu typów akumulatorów pod dużym obciążeniem.

Porównanie pojemności akumulatorów pod dużym obciążeniem – AGM i LiFePO4

Przy rozważaniach na temat tego, jakie rozwiązanie wybrać: akumulator AGM czy LiFePO4, często pojawia się pewne pytanie. Czy akumulator AGM o identycznej pojemności może zastąpić akumulator LiFePO4 i odwrotnie? Było ono jedną z inspiracji do przeprowadzenia porównania, z którym zaraz się zapoznasz. Na początku jednak przenieśmy się w czasie nieco wstecz.

W 2021 roku napisałem artykuł charakteryzujący akumulator LiFePO4 – wady i zalety tego rozwiązania zostały w nim dość wyczerpująco omówione.

Po kilku latach nastąpiło trochę zmian.

Akumulatory LiFePO4 stały się lepsze, w tych samych obudowach mamy większą pojemność, np. w obudowie standardowej setki można mieć 150Ah, a w obudowie akumulatora 150Ah możemy mieć 200Ah.

Dodatkowo doszły zabezpieczenia przed ładowaniem poniżej zera czy nawet maty grzewcze, które umożliwiają po jakimś czasie (po nagrzaniu) ładować akumulator.

No i najważniejsze, akumulatory stały się dużo tańsze.

Tak naprawdę cena akumulatora LiFePO4 zrównała się z ceną DOBREGO akumulatora AGM. To sprawia, że rozterka inwestora: AGM czy LiFePO4, staje się jeszcze bardziej aktualna.

Stąd na myśl przyszedł mi pomysł, aby wykorzystać najnowszy nabytek w firmie (a jest to elektroniczne obciążenie GwInstek o mocy 6kW) do obciążenia dużym prądem akumulatorów i zrobić małe porównanie.

Akumulator AGM czy LiFePO4 – podstawowe założenia przeprowadzonych testów

Do testów wziąłem 3 akumulatory LiFePO4 oraz 5 używanych akumulatorów AGM różnej klasy (cena).

Nadmienię, że porównanie służy do uzupełnienia wiedzy, zdobycia praktyki, aby być jeszcze lepszym w swoim fachu.

Testowane były pojedyncze sztuki (nie jakaś partia, gdzie można ocenić jakość), a w przypadku AGM były to akumulatory ponad 2,5-letnie, a jeden to nawet prawie 4-letni. Więc wyniki można przyjąć jako orientacyjne i mogą się różnić w przypadku nowych akumulatorów.

Testy akumulatorów AGM

Aby sprawdzić, czym się różni AGM od LiFePO4 pod kątem interesujących mnie parametrów, przystąpiłem do działania.

• Pojemności akumulatorów AGM przy prądzie rozładowania 50A

Użyłem dwóch akumulatorów AGM o pojemności 110Ah oraz trzech akumulatorów o pojemności 100Ah.

Na wykresie widać znaczny spadek napięcia, ale po kilkunastu sekundach napięcie „odbija” w górę, ale nadal jest to dość nisko, są to okolice 12.3V.

Napięcie z biegiem czasu płynnie spada, a poniżej 11V już dość szybko spada. Każdy z akumulatorów posiada niemalże identyczną krzywą rozładowania.

Dla porównania, teraz napięcia na akumulatorach LiFePO4 (w skrócie LFP). Tylko że podczas tego testu obciążono je prądem AŻ 100A i dodatkowa próba jednego akumulatora to 150A.

Jak widać na wykresie, nie mamy tutaj po pierwszych minutach wzrostu napięcia. Jest spadek i stabilizacja.

Tylko jest jedno ALE... Napięcie jest utrzymywane w przedziale ok. 12.80V i powoli spada do ok. 12.5V przez ok. 80% czasu obciążenia. Jest to fantastyczna informacja dla osób, które wykorzystują urządzenia o dużej mocy, ale nie mogą mieć też dużej ilości akumulatorów.

Czy to przetwornica, czy zasilacz awaryjny, to on będzie pracował w dobrym zakresie napięcia i nie będzie miał spadków mocy związanej ze spadkiem napięcia zasilania.

Jednak szacowanie pozostałej energii w LFP jest trudniejsze, napięcie spada pod koniec dostępnej pojemności, tak ok. 10%. Czyli ze 100Ah zostaje nam 10Ah. 11V to już ok. 5%.

Trzeba podkreślić że jest to znaczne obciążenie – dla 100Ah przy dużo mniejszych obciążeniach napięcie będzie na pewno wyższe.

Najwyższą pojemność z akumulatorów 110Ah osiągnął akumulator Europower z serii UPS, drugi był VPRO Solar, a trzeci Acumax.

Z akumulatorów 100Ah mamy przedział od ok. 69 do 74Ah, różnica lekko ponad 5Ah.

Ogólnie biorąc pod uwagę pojemność nominalną to mamy ubytki w okolicach od 15 do nawet 30% pojemności.

Przypomnę że akumulatory są używane i próba wykonana na pojedynczych sztukach. Przy kilku sztukach można wyciągnąć średnią i przedstawić jakieś sensowne wnioski na temat jakości.

Testy akumulatorów LiFePO4

Aby mieć porównanie, co wypada lepiej: akumulatory AGM czy LiFePO4, przyjrzyjmy się teraz testom akumulatorów LFP.

Tak, dobrze widzicie.

Akumulatory LiFePO4 100Ah obciążone prądem 100A oddają 100% swojej pojemności. No, może poza dwoma akumulatorami, gdzie uciekło coś ok. 2Ah, ale też nie wiadomo, czy przy małym obciążeniu jest 100Ah, czy może jednak do 100% się nie naładowały, chociaż się starałem. :)

I jeszcze dla porównania energia: na początek standardowo AGM, a później LFP.

Dla porównania wyników, test akumulatora 120Ah, ale z dolnej półki – nowego.

Pojemność 98,58Ah i 1142,50Wh energii, a więc bardzo podobnie jak wynik 4-letniego Europower UPS110-12.

Porównanie wydajności akumulatorów AGM i LiFePO4 – podsumowanie

Czas na krótkie podsumowanie.

Akumulatory LFP o pojemności 100Ah obciążone 2x większym prądem posiadają większą pojemność, więcej energii i trzymają stabilnie długo dość wysokie napięcie.

Dobry akumulator AGM kosztuje tyle, a nawet więcej niż tańszy LFP.

Oczywiście, nie wszędzie można zamienić akumulator AGM akumulatorem LFP.

Jednak jak mamy jakiś wybór, to lepiej iść w LFP.

Pomiary miały na celu powiększenie wiedzy o praktykę w doborze akumulatorów.

Nie miało to (test) sprawdzenia, który akumulator (marka) jest lepszy, a który gorszy. Wykorzystano używane w firmie akumulatory – szczególnie AGM mogą nie mieć już 100% sprawności, ale to pokazuje pewne różnice o których możemy przeczytać w kartach katalogowych.

Jeśli z kolei interesują Cię niezawodne akumulatory cenionych marek, np.akumulator ACUMAX czy akumulator Europower 12V, to w ofercie sklepu TECHTRON znajdziesz szeroki wybór produktów z tego segmentu, w tym m.in.

• akumulatory LiFePO4,
• akumulatory 12V AGM do UPS,
• akumulator Deep Cycle,
• akumulatory GEL żelowe.

Nasz bogaty asortyment pozwala każdemu Klientowi znaleźć rozwiązanie idealnie dopasowane do swoich potrzeb.

Jeżeli natomiast chcesz poszerzyć swoją wiedzę na temat akumulatorów, to zapoznaj się z innymi artykułami poświęconymi tej tematyce na blogu TECHTRON.

• Jak ładować akumulator LiFePO4
• LiFePO4 – akumulator prawie idealny? Czy warto kupić?
• Jak prawidłowo eksploatować akumulatory żelowe i AGM?
• Jak dbasz tak masz – Akumulator AGM
• Jaką pojemność będzie miał akumulator po 5 latach?
• Najlepszy akumulator 12V 100Ah AGM do pracy cyklicznej