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

I denne artikkelen handler det om litium-ion og litium jern-fosfat batterier. Etter artikkelen og videoen vil du være i stand til å vurdere, hvilken batteritype som er best egnet for din applikasjon.

Før vi går til de enkelte teknologiene, la oss først ta en titt på de forskjellige formfaktorene. Det finnes sylinderformede celler, prismeformede celler og poseceller. Avhengig av produsenten finner man forskjellige celler med forskjellige innhold. Formfaktoren sier altså ikke nødvendigvis noe om det faktiske stoffet.

Utenfra kan du ikke se hva som er inne i batteriet. For eksempel har Torqeedo Travel 1103 sylinderformede celler. Ofte er dette celler fra kjente merker som Panasonic, Samsung eller Sony. 

Sylinderformede celler har den høyeste energitettheten av alle typer. Ytre skallet er vanligvis laget av veldig tynn nikkelbelagt stål. Fordelen med sylinderformede celler er høy stivhet og robusthet.

På grunn av den runde formen kan imidlertid cellene ikke plasseres effektivt innenfor huset og tar relativt mye plass. En annen ulempe er høyere produksjonskostnader, spesielt på grunn av materialet i ytre laget.

Inne i de fleste LiFePO4 finnes det fire prismatiske celler. Fordelen med bare 4 individuelle celler er en enklere kobling inne i boksen. Dette sparer tid og penger ved produksjonen.

På grunn av den firkantede formen kan plassen utnyttes mye mer effektivt enn med en rund celle. Skallet på cellene består vanligvis av noe billigere aluminium. Sammenlignet med rundcellen tar den prismatiske cellen imidlertid mer plass, og det ytre skallet veier dermed også mer. 

I ePropulsion Spirit 1.0 PLUS brukes såkalte poseceller. Forskjellen fra de andre formene er den høyeste energitettheten og den beste plassutnyttelsen. Når man ser på batteriet når det er kuttet opp, legger man merke til at de faktiske cellene bare utgjør en liten del av batteriet.

Hylsen til posecellene består av myk aluminiumskomposittfolie. Denne er i forhold til alle andre former den letteste og mest kompakte. Fordelen med posecellene er høy energitetthet og lave kostnader for emballasje.

Posecellene er imidlertid ikke så robuste og stabile sammenlignet med de andre celletype, så de bør beskyttes godt. En annen fordel er god kjøling, varme kan lettere slippe ut fra posecellene enn fra de prismatiske cellene.

Videre i teksten handler det om litiumbatterier og de forskjellige teknologiene. Når vi snakker om litiumakkumulatorer, mener vi vanligvis litium-jernfosfatbatterier, eller den kjemiske betegnelsen LiFePO4. 

I batterihuset finnes det vanligvis disse blå prismatiske cellene. I Kina er det noen store produsenter, for eksempel CATL, Calb eller EVE. Vi kommer snart tilbake til fordeler og ulemper.

I tillegg finnes det litium-ion batterier. Bak dette begrepet ligger en rekke forskjellige cellekjemier. Ofte skjuler det seg litium-nikkel-kobolt-mangan-oksid. Du vil ofte se forkortelsene NMC, Li-NMC eller NCM. Det finnes også andre blandinger som litium-nikkel-kobolt-aluminium-oksid eller andre varianter. Alle har forskjellige fordeler og ulemper.

Litium-ion batteriene er vanligvis integrert i sylinderformede celler eller pouch-celler. For eksempel i batteriet fra ePropulsion Spirit 1.0 PLUS eller Torqeedo Travel 1103. Du kjenner selvfølgelig disse litium-ion batteriene fra elbiler eller el-sykler. Også i hver laptop eller smarttelefon er disse batteriene integrert.

LiFePO4 veier litt mer. Her har vi vanligvis knapt 10 kg per kWh. Li-NMC derimot veier ofte bare mellom 6 og 7 kg per kWh. 3 kg mer per kWh høres lite ut, men er likevel 50% mer vekt.

Derfor brukes de lettere litium-ion-batteriene også i elbiler eller el-scootere. Her har hvert kilogram stor innvirkning på akselerasjonen, forbruket og rekkevidden. Så i bunn og grunn er det en klar fordel for litium-ion-batteriene.

Hvordan står det til med sikkerheten til litiumbatteriene? LiFePO4-batteriene har en helt avgjørende fordel sammenlignet med litiumionbatteriene: Litium-jernfosfat er ikke brennbart eller eksplosivt. I nyhetene sirkulerer det av og til en brennende Tesla med litiumionbatteri, som må slukkes med spesielle brannslukkere.

Selv om batterier forårsaker betydelig mindre skade enn forbrenningsmotorer, bør man i det minste vite det. Med LiFePO4 kan det derimot virkelig ikke skje noe. Dette er spesielt bra på vannet, hvor batteriene er vanskelig å slukke eller brannvesenet har vanskelig for å gripe inn. Det kan derfor ikke føre til ytterligere miljøskader med litium-jernfosfat.

En stor rolle i vurderingen av om litium-jernfosfat eller litium-ioner skal brukes, er utladningssyklusene og dermed levetiden. Her er det delvis veldig store forskjeller. LiFePO4 har vanligvis 3.000 ladecykler ved 80% utladning, de nyeste LiFePO4-batteriene har til og med mer, altså 4.000 eller 5.000 ladecykler. Litium-ion-batterier har derimot bare rundt 800 til 1.000 sykluser.

Du bør derfor tenke nøye gjennom på forhånd hvor ofte batteriet skal brukes. Dette har betydelig innvirkning på valget av batteriteknologi. Hvis batteriet på båten kanskje blir utladet og ladet opp igjen 50 ganger i året, vil selv de 1.000 ladecyklene til et litium-ion-batteri være mer enn tilstrekkelig for de neste 20 årene.

Hvis båten leies ut i 200 dager i året, blir det 400 brukte ladecykler per år. Vi vil derfor absolutt anbefale et litium-jernfosfatbatteri.

La oss nå ta en titt på de aktuelle prisene. Lithium-batteriet fra Ultiatron med 7,68 kWh koster fra 1.999€. Det er bare 260€ per kWh. Hos anerkjente merker er det ofte betydelig mer: heller 400 til 600€ per kWh. Prisen avhenger av funksjonaliteten og leverandørkjeden. Hvis et Bluetooth-BMS er installert, batteriet kan kobles i serie, eller batteriet kan håndtere mer utladningskapasitet, koster batteriet logisk nok også mer.

På den annen side har vi lithium-ion-batteriet fra produsenten Lithimo, som 6 kWh koster 3.399€. Det er tross alt ganske rimelige 580€ per kWh. Standarden er imidlertid, som med Spirit 1.0 Plus, heller en pris på 800 - 1000€ per kWh.

Lithium-ion-batterier brukes når batteriet skal være så lett som mulig. Enten når jeg har en lett gliderbåt og ønsker å komme raskt i gang med glid, eller når jeg regelmessig bærer batteriet, som med en gummibåt eller robåt. For eksempel med en 1 kW motor med integrert batteri som Torqeedo Travel 1103 eller ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

For alle andre fortrengningsbåter er det ikke dramatisk om jeg har 30 kg mer vekt i båten med et 10 kWh batteri eller ikke. For seilbåter, husbåter og motorbåter i fortrengningsfart gjør vekten ingen forskjell. Men det gjør en enorm forskjell om jeg da bruker 3.000 til 5.000€ mer penger for de 10 kWh. Derfor anbefaler vi hovedsakelig LiFePO4-batteriet for større systemer.

Oppsummert kan man si: Bare på grunn av lade syklene og den høyere sikkerheten, er LiFePO4-batterier nesten alltid å anbefale, i tillegg kan man dermed spare en del penger.

Den viktigste fordelen med litium-jernfosfat, etter min mening, er den lavere prisen. LiFePO4-batterier er tilgjengelige fra 260€ per kWh hos oss. Vi anbefaler for eksempel batteriene fra Ultimatron, som virkelig er veldig rimelige og delvis spesiallaget for oss.

Litium-ion-batterier derimot begynner på 580€ og koster vanligvis heller 800 - 1.000€ per kWh. For glidebåter er som regel litium-ion-batterier bedre, rett og slett på grunn av den lavere vekten, noe som har en positiv effekt på forbruket og hastigheten.