При выборе аккумуляторов для промышленного оборудования чаще всего сравнивают две технологии — свинцово-кислотные и LiFePO4 (LFP). Обе решают одну задачу — накапливают и отдают энергию, — но по-разному ведут себя в реальной эксплуатации: отличаются доступной ёмкостью в цикле, скоростью заряда, ресурсом по количеству циклов, массой и требованиями к обслуживанию и безопасности. Эти различия напрямую влияют на производительность техники, длительность простоев у зарядного устройства, требования к вентиляции и условиям размещения, а в итоге — на совокупную стоимость владения.
Специалисты НЭТЕР последовательно сравнили для вас ключевые параметры (энергоёмкость, температурные режимы, саморазряд, наличие BMS и др.), разобрали, как они сказываются на работе оборудования, и показали корректный способ сопоставлять системы не «по ампер-часам», а по полезной энергии. Такой подход даст объективную основу для выбора технологии под конкретный проект.
Ключевые различия — что меняется в системе
Химия и напряжение элемента
Свинцово-кислотный элемент имеет среднее рабочее напряжение ~1,93 В, LiFePO4 — 3,2 В. Поэтому для системы 48 В свинец собирается как 24S, а LFP — как 16S. Меньшее число последовательно соединённых ячеек упрощает контроль баланса и снижает вероятность отказов.
Доступная ёмкость (DoD)
Для ресурса свинец обычно ограничивают ~80 % DoD; LFP допускает ~95 % DoD без заметного ущерба сроку службы. Это значит: при том же номинале А·ч литиевая батарея отдаёт больше полезной энергии в каждом цикле.
Циклы, заряд, масса
По типовым значениям из отраслевой практики:
- Ресурс: свинец 500–1000 циклов против >3000 у LFP.
- Время заряда: свинец 10–12 ч; LFP 1–2 ч.
- Удельная энергия: свинец 30–50 Вт·ч/кг; LFP 120–200 Вт·ч/кг — меньше масса при той же энергии.
- Саморазряд/обслуживание: у свинца выше саморазряд (до 20–30%/месяцев), требуются регламентные работы; у LFP контроль берет на себя BMS.
- «Эффект памяти»: У свинца под этим обычно подразумевают сульфатацию при хроническом недозаряде; у LFP проблема отсутствует.
Пределы температур, время заряда и ресурс зависят от конкретных ячеек и компоновки, но общая тенденция сохраняется.
Появились вопросы?
Наши специалисты всегда готовы на них ответить!
| Критерий сравнения | Свинцово-кислотные аккумуляторы | Железо-фосфатные аккумуляторы |
|---|---|---|
| Срок службы, циклы | 500-1000 | Более 3000 |
| Время заряда, часы | 10-12 | от 1-2 |
| Энергетическая плотность, Вт·ч/кг | 30-50 | 120-200 |
| Рабочая температура, ºС | от -20 до +50 | от -20 до +50 (в зависимости от элемента от -40 до +60) |
| Доступная емкость, % | 70-85 | >95 |
| Уровень саморазряда в месяца, % | 20-30 | 3-5 |
| Наличие «Эффекта памяти» | да | нет |
| Выделение опасных веществ | да | нет |
| Встроенная BMS (система контроля и управления батареей) | нет | да |
| Эквивалентная емкость, % | 100 | 70-80 |
Как считать эквивалент при замене: не по А·ч, а по энергии
Полезная энергия батареи рассчитывается по формуле:
E = S × Uном × C × DoD
где:
- S — число последовательно соединённых элементов,
- Uном — номинальное напряжение элемента,
- C — ёмкость батареи,
- DoD — допустимая глубина разряда.
Пример: какая нужна LFP взамен свинца 48 В 500 А·ч?
| Дано (рабочие, проверенные допущения) | Свинец: S=24; Uном=1,93 В; DoD=0,80; C=500 А·ч. LFP: S=16; Uном=3,2 В; DoD=0,95; требуется C_LFP. |
| 1) Считаем полезную энергию свинца | E_SLA = 24 × 1,93 × 500 × 0,80 = 18 528 Вт·ч |
| 2) Подбираем ёмкость LFP под ту же энергию | C_LFP = 18 528 / (16 × 3,2 × 0,95) ≈ 381 А·ч |
| 3) Коэффициент замещения | K = 500 / 381 ≈ 1,31 |
Вывод: вместо свинца 48 В 500 А·ч корректно ставить LFP ≈ 48 В 380–400 А·ч. Экономия по массе, времени заряда и ресурсу — дополнительный бонус.
Что изменится в реальной эксплуатации
- Скорость возврата в строй
LFP допускает быстрый заряд (до 1–2 ч) и подзаряды между сменами. У свинца обязательна «абсорбция» и выравнивание — оборудование дольше простаивает у зарядного устройства.
- Поведение под нагрузкой
Просадка напряжения у LFP меньше. Техника дольше работает на номинальной мощности, а не «дотягивает» последние проценты с падающим напряжением.
- Обслуживание и безопасность
Для свинца характерны контроль уровня электролита, вентиляция, риски пролива и коррозии. LFP работает в закрытом контуре, параметры контролирует BMS (переразряд/перезаряд, температура, токи, журнал событий).
- Температура
Разряд LFP обычно допускается до −20 °C (зависит от конкретных ячеек). Заряд при отрицательных температурах требует ограничений или подогрева: это решается встроенными нагревателями и алгоритмами BMS. У свинца заряд на морозе тоже ограничен, но по другим причинам (химия и газовыделение).
- Итог по TCO
За счёт ресурса, КПД и скорости заряда LFP в большинстве интенсивных сценариев снижает совокупную стоимость владения: меньше замен, меньше простоев, меньше потерь энергии на нагрев и выравнивание.
Когда выбирать LFP?
LFP даёт максимальный эффект, если:
- оборудование работает циклично и часто, времени на заряд мало;
- важна масса (робототехника, передвижная техника, подвесные/встраиваемые решения);
- требуется управляемость (CAN/RS-485/Modbus), телеметрия, прогнозирование ресурса;
- помещение закрытое, нежелательны пары электролита и кислотные испарения.
Короткие ответы на частые вопросы
- Можно ли менять свинцово-кислотные батареи на литий-фосфатные 1:1 по А·ч?
Нельзя. Считать надо по энергии и DoD. Практический эквивалент: 500 А·ч свинца ≈ 380–400 А·ч LFP.
- Почему LFP заряжается быстрее?
Выше допустимые токи и КПД, нет длинной стадии выравнивания.
- Что с «эффектом памяти» у свинца?
Это по сути сульфатация при недозаряде. У LFP её нет.
- Сколько служат батареи разного типа?
Свинец обычно 500–1000 циклов; LFP — более 3000 при сопоставимом DoD. Фактический ресурс зависит от режима.
Итог
LiFePO4 даёт большую доступную энергию в каждом цикле, быстрый заряд, высокий ресурс и снижает эксплуатационные риски. По корректному расчёту замены для системы 48 В свинец 500 А·ч эквивалентен LFP ≈ 381 А·ч (коэффициент 1,31). Дальше остаётся техника: выбрать ячейки, BMS и заряд по требованиям проекта, учесть температурный режим и интеграцию — и зафиксировать это в ТЗ.
Если вам нужны аккумуляторные решения — обращайтесь в НЭТЕР. Подберём и поставим LiFePO4-батареи под требования вашего оборудования; рассчитаем эквивалент по полезной энергии, подберём ячейки, BMS и ЗУ, согласуем интерфейсы (CAN/RS-485/Modbus), выполним необходимые испытания (в т.ч. UN 38.3) и подготовим документацию. Работаем с организациями и ИП, делаем как серийные, так и индивидуальные решения по ТЗ. Достаточно прислать профиль нагрузки и условия эксплуатации — вернём инженерный расчёт и предметное коммерческое предложение.
