2.5 LiFePO4 vs. Li-Ionen (NMC) i jämförelse

I den här artikeln handlar det om litium-jon och litium järn-fosfat batterier. Efter artikeln och videon kommer du att kunna bedöma, vilken batterityp som är bäst lämpad för din tillämpning.

Innan vi går in på de olika teknologierna, låt oss först ta en titt på de olika byggformerna. Det finns cylindriska celler, prismatiska celler och pouch-celler. Beroende på tillverkare kan man hitta olika celler med olika innehåll. Byggformen säger alltså inte nödvändigtvis något om det faktiska materialet.

Utifrån kan man inte se vad som är inuti batteriet. I Torqeedo Travel 1103 är det till exempel de cylindriska cellerna. Ofta är det celler från märkesproducenter som Panasonic, Samsung eller Sony. 

De cylindriska cellerna har av alla typer den högsta energitätheten. Ytterskalet består vanligtvis av mycket tunn förnicklad stål. Fördelen med de cylindriska cellerna är hög styvhet och hållbarhet.

På grund av den runda formen kan cellerna dock inte ordnas effektivt inom höljet och tar relativt mycket plats. En annan nackdel är högre produktionskostnader, särskilt på grund av materialet i ytterskiktet.

Inuti de flesta LiFePO4 finns det fyra prismatiska celler. Fördelen med endast 4 enskilda celler är en enklare koppling inuti lådan. Det sparar tid och pengar vid tillverkningen.

På grund av den fyrkantiga formen kan utrymmet utnyttjas mycket mer effektivt än med en rund cell. Höljet av cellerna består oftast av något billigare aluminium. Jämfört med rundcellen tar den prismatiska cellen dock mer plats och ytterhöljet väger därmed också mer. 

I ePropulsion Spirit 1.0 PLUS används så kallade Pouch-celler. Skillnaden mot andra former är den högsta energitätheten och den bästa platsutnyttjandet. När man ser på batteriet när det är uppskuret, märker man att de faktiska cellerna bara utgör en liten del av batteriet.

Höljet av Pouch-cellerna består av mjuk aluminiumkompositfolie. Denna är i jämförelse med alla andra former den lättaste och mest kompakta. Fördelen med Pouch-celler är en hög energitäthet och låga kostnader för förpackningen.

Pouch-cellerna är dock inte lika robusta och stabila som de andra celltyperna, så de bör skyddas väl. En annan fördel är den goda kylningen, värme kan lättare avledas från Pouch-cellerna än från de prismatiska cellerna.

Vidare i texten handlar det om litiumbatterier och de olika teknologierna. När vi pratar om litiumackumulatorer menar vi vanligtvis litium-järnfosfatbatterier, eller den kemiska beteckningen LiFePO4. 

I batterihöljet finns oftast dessa blå prismatiska celler. I Kina finns det några stora tillverkare, exempelvis CATL, Calb eller EVE. Vi kommer snart att gå igenom för- och nackdelarna.

Utöver detta finns det också litium-jonbatterier. Bakom denna term döljer sig en rad olika cellkemier. Oftast handlar det om litium-nickel-kobolt-mangan-oxid. Du ser ofta förkortningarna NMC, Li-NMC eller NCM. Det finns också andra blandningar som litium-nickel-kobolt-aluminium-oxid eller andra varianter. Alla har olika för- och nackdelar.

Litium-jonbatterierna är oftast integrerade i cylindriska celler eller pouch-celler. Till exempel i batteriet från ePropulsion Spirit 1.0 PLUS eller Torqeedo Travel 1103. Du känner säkert igen dessa litium-jonbatterier från elbilar eller elcyklar. Dessa batterier är också integrerade i varje laptop eller smartphone.

LiFePO4 väger något mer. Här har vi vanligtvis knappt 10 kg per kWh. Li-NMC å sin sida väger ibland bara mellan 6 eller 7 kg per kWh. 3 kg mer per kWh låter lite, men är ändå 50% mer vikt.

Därför används de lättare litiumjonbatterierna också i elbilar eller el-scootrar. Här har varje kilogram stor påverkan på acceleration, förbrukning och räckvidd. Sammanfattningsvis är det alltså en klar fördel för litiumjonbatterierna.

Hur står det till med säkerheten för litiumbatterier? LiFePO4-batterier har en avgörande fördel jämfört med litiumjonbatterier: litiumjärnfosfat är inte brännbart eller explosivt. I nyheterna cirkulerar ibland en brinnande Tesla med litiumjonbatteri, som då måste släckas med en speciell brandsläckare.

Även om batterier orsakar betydligt mindre skador än förbränningsmotorer, bör man åtminstone veta det. Med LiFePO4 kan verkligen ingenting hända. Detta är särskilt bra på vattnet, där batterierna är svåra att släcka eller där brandkåren har svårt att ingripa. Det kan alltså inte heller leda till ytterligare miljöskador med litiumjärnfosfat.

En stor roll i övervägandet av huruvida litium-järnfosfat eller litium-jon ska användas spelar urladdningscyklerna och därmed livslängden. Här finns det delvis mycket stora skillnader. LiFePO4 har vanligtvis 3.000 laddcykler vid 80% urladdning, de senaste LiFePO4-batterierna har till och med ännu fler, alltså 4.000 eller 5.000 laddcykler. Litium-jonbatterier har å sin sida bara omkring 800 till 1.000 cykler.

Du bör därför noga överväga i förväg hur ofta batteriet ska användas. Det har en avgörande inverkan på valet av batteriteknologi. Om batteriet på båten kanske urladdas och laddas om 50 gånger om året, räcker till och med 1.000 laddcykler för ett litium-jonbatteri utan problem i 20 år framöver.

Om båten hyrs ut i 200 dagar per år, blir det 400 förbrukade laddcykler per år. Vi skulle därför definitivt rekommendera ett litium-järnfosfatbatteri.

Låt oss nu ta en titt på de aktuella priserna. Litiumbatteriet från Ultiatron med 7,68 kWh kostar från 1.999€. Det är bara 260€ per kWh. För välkända märken är det ofta betydligt mer: snarare 400 till 600€ per kWh. Priset beror på funktionaliteten och leveranskedjan. Om ett Bluetooth-BMS är installerat, om batteriet kan kopplas i serie eller om batteriet kan hantera mer urladdningseffekt, kostar batteriet logiskt nog också mer.

Å andra sidan har vi litiumjonbatteriet från tillverkaren Lithimo, som kostar 3.399€ för 6 kWh. Det är ändå ganska billiga 580€ per kWh. Standarden är dock, som med Spirit 1.0 Plus, snarare ett pris på 800 - 1000€ per kWh.

Lithium-jonbatterier används när batteriet ska vara så lätt som möjligt. Antingen när jag har en lätt glidbåt och vill komma i glid så tidigt som möjligt. Eller när jag regelbundet bär runt på batteriet, som med en gummibåt eller roddbåt. Till exempel med en 1 kW motor med integrerat batteri som Torqeedo Travel 1103 eller ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

För alla andra fördröjningsbåtar spelar det ingen roll om jag har 30 kg mer vikt i båten med ett 10 kWh batteri eller inte. För segelbåtar, husbåtar och motorbåtar i fördröjningsfart gör vikten ingen skillnad. Men det gör en enorm skillnad om jag då spenderar 3.000 till 5.000€ mer för de 10 kWh. Därför rekommenderar vi främst LiFePO4-batteriet för större system.

Sammanfattningsvis kan man säga: Enbart på grund av laddcyklerna och den högre säkerheten rekommenderas LiFePO4-batterier nästan alltid, dessutom kan man spara en hel del pengar på detta sätt.

Den viktigaste fördelen med litium-järnfosfat enligt min åsikt är det lägre priset. LiFePO4-batterier finns redan från 260€ per kWh hos oss. Vi rekommenderar till exempel batterierna från Ultimatron, som verkligen är mycket prisvärda och delvis byggs speciellt för oss.

Litium-jonbatterier å sin sida börjar på 580€ och kostar vanligtvis snarare 800 - 1.000€ per kWh. För glidbåtar passar oftast litium-jonbatterier bättre, helt enkelt på grund av den lägre vikten, vilket har en positiv effekt på förbrukningen och hastigheten.