Сколько весит литиевая батарея

Вес считается не от ампер-часов, а от энергии: сколько ватт-часов нужно, поделить на удельную энергию химии. И сравнивать со свинцом надо по полезной энергии, а не по ёмкости на этикетке — иначе разница выходит вдвое меньше настоящей.

Откуда берётся вес

вес = ватт-часы ÷ удельная энергия. Удельная энергия — это сколько ватт-часов приходится на килограмм готовой сборки: вместе с корпусом, шинами и платой защиты. У голой ячейки она выше, но голую ячейку не поставишь.

• LiFePO4 — 115 Вт·ч/кг
• Li-ion — 165 Вт·ч/кг
• свинцово-кислотная AGM — 40 Вт·ч/кг

Отсюда сразу видно порядок: килограмм литиевой сборки несёт в три-четыре раза больше энергии, чем килограмм свинца. А с учётом разрешённой глубины разряда разрыв ещё больше — об этом ниже.

Вес готовых сборок LiFePO4

Последний столбец — это не «свинец такой же ёмкости», а свинец, который отдаст столько же полезной энергии. Именно так их и надо сравнивать: литиевую можно разрядить на 90 %, свинцовую только на 50 %.

Вес сборок Li-ion для транспорта

Для электровелосипедов, скутеров и мотоциклов чаще собирают Li-ion: удельная энергия выше, 165 против 115 Вт·ч/кг, но ресурс меньше — 800–1500 циклов против 3000–6000.

Сборка 72 В 54 А·ч в корпусе с платой защиты весит около 23,6 кг на Li-ion и 36,1 кг на LiFePO4 — у LiFePO4 при том же напряжении энергии больше, потому что ячеек в сборке 24, а не 20.

Готовые сборки Li-ion для транспорта: 36 В 10 А·ч — от 11 500 ₽, 48 В 20 А·ч — от 24 000 ₽, 72 В 30 А·ч — от 51 000 ₽. Ёмкость каждой сборки проверяем на электронной нагрузке.

Посчитать батарею под мою технику

Почему сравнивать по ампер-часам нельзя

Возьмём 12 В 100 А·ч в обеих химиях и посчитаем до конца, а не до этикетки:

• Литиевая. Реальное напряжение 12,8 В, значит 12,8 × 100 = 1 280 Вт·ч. Разрядить можно на 90 % — полезных 1 152 Вт·ч. Вес 11,1 кг.
• Свинцовая. 12,0 × 100 = 1 200 Вт·ч, разрядить можно на 50 % — полезных 600 Вт·ч. Весит она при этом около 30,0 кг.

То есть при одинаковой надписи «100 А·ч» свинцовая батарея почти втрое тяжелее и отдаёт почти вдвое меньше. Чтобы получить от свинца те же 1 152 Вт·ч полезных, батарей нужно две — это 57,6 кг против 11,1 кг, разница в 5,2 раза.

Большие сборки и как считать свою

Формула не меняется с размером. Накопитель на 40 кВт·ч — это 347,8 кг на LiFePO4 или 242,4 кг на Li-ion; свинец с такой же полезной энергией весил бы около 1 800,0 кг, то есть почти две тонны. Поэтому стационарные накопители такого размера на свинце не делают.

Если ёмкость известна в миллиампер-часах, сначала переведите её в ампер-часы: 50 000 мА·ч — это 50 А·ч. Дальше нужно напряжение, без него веса не будет. Одна и та же надпись «50 000 мА·ч» означает 185 Вт·ч и около 1,1 кг для одной банки на 3,7 В, но 640 Вт·ч и 5,6 кг для сборки на 12 В.

Габариты считаются из того же: сколько ячеек нужно последовательно и параллельно под ваши вольты и ампер-часы — в статье сколько ячеек в сборке. Время работы этой сборки под нагрузкой — в статье на сколько хватит аккумулятора.

Вес — не единственная разница

При равной полезной энергии литиевая сборка не только легче, но и живёт дольше: 3000–6000 циклов у LiFePO4 против 300–500 у AGM. Свинцовую к тому же нельзя оставлять разряженной — она сульфатируется и теряет ёмкость, а литиевая спокойно стоит месяцами на половинном заряде.