EN
HURTIGE LINKS
Li-ion-batterier har typisk en energitæthed på omkring 150 til 200 Wh/kg, hvilket gør disse batterier til gode valg, når der arbejdes med kompakte 48V-systemer, hvor der simpelthen ikke er meget plads. På den anden side skiller lithium-jern-fosfat, eller LiFePO4, sig ud, fordi det varer meget længere gennem opladningscykler. Vi taler om over 2000 fulde cyklusser mod kun 800 til 1200 cyklusser for almindelige Li-ion ifølge EV-lithium-forskning fra sidste år. Den oprindelige pris for LiFePO4 er dog cirka 10 til 20 procent højere end for almindelige lithium-ion-løsninger. Men hvad folk ofte overser, er, at denne ekstra investering betaler sig på lang sigt, da disse batterier skal udskiftes langt sjældnere. Over tid resulterer dette faktisk i omkring 40 procent besparelse pr. cyklus i forhold til konstant at købe nye Li-ion-pakker.
Jernfosfatkatoden i LiFePO4-batterier forbliver stabil, selv når temperaturen når op på omkring 270 grader Celsius, hvilket mindsker risikoen for farlige termiske gennemløbssituationer. Almindelige lithiumionbatterier fortæller dog en anden historie. Ifølge forskning fra Vatrer Power udgivet sidste år begynder disse traditionelle kemiske sammensætninger at bryde ned, når de når lidt over 60 grader Celsius. Dette skaber alvorlige sikkerhedsproblemer i områder, hvor det bliver varmt. På grund af denne indbyggede stabilitet vælger mange producenter nu LiFePO4 til deres 48 volts systemer, som anvendes i tungt udstyr. Tænk på fabrikker eller byggepladser, hvor maskiner kører uden ophold, og omgivelsestemperaturen regelmæssigt stiger over 50 grader. Batteriet fortsætter blot med at fungere uden problemer med overophedning.
Varmegenerering i 48V-systemer under høj belastning kommer primært fra tre kilder: intern modstand under cykling, joule-opvarmning ved strømspidser og de eksotermiske reaktioner, der sker under dybe afladninger. Når batterier fungerer ved 3C-udladningshastigheder, når overfladerne ofte over 54 grader Celsius, hvis der ikke er indført aktiv køling, ifølge forskning offentliggjort af MDPI tilbage i 2023. For anvendelser med høje effektkrav, såsom hjælpesystemer i elbiler, skaber denne type uhåndteret termisk opbygning farlige varmepunkter på tværs af batteripakken. Disse varme områder nedbryder battericeller meget hurtigere end i pakker med ordentlig termisk styring, nogle gange reducerer levetiden med omkring 40 procent eller mere.
Kombinationen af indirekte væskekøling med fasevekslende materialer, eller PCMe, er ved at blive en af de førende metoder til at opnå både god effektivitet og sikkerhed i de nye 48 volts systemer, som vi ser overalt i dag. Forskning offentliggjort i Journal of Power Sources tilbage i 2025 viste faktisk noget ret interessant. Da de testede hybrid-systemer, der brugte både væskekøling og PCMe sammen, faldt spidstemperaturerne cirka 18 procent i bilbatterier, der kørte ved en omgivende temperatur på 35 grader Celsius. Ganske imponerende. Moderne termiske styresystemer bliver også klogere. De kan justere kølemiddelstrømmen baseret på, hvad der sker lige i øjeblikket. Denne dynamiske justering sparer omkring 70 procent af energien i forhold til ældre systemer med fast hastighed, og holder alligevel temperaturforskellene mellem celler under 1,5 grad Celsius. Det giver god mening, når man tænker over det.
Termiske design skal tilpasses driftsmiljøer:
Modulære væskekøleplader er fremtrådt som en skalerbar standard, der muliggør problemfri udvidelse fra 5 kWh boligenheder til 1 MWh netstørrelse systemer uden omkonstruktion af kermetermiske komponenter.
Forskere ved Applied Thermal Engineering udførte tests i 2025 for at undersøge, hvordan et specielt flerlaget PCM-væskesystem fungerer med 48 volts gaffeltrucksbatterier i lagre, hvor temperaturen når op på omkring 45 grader celsius. Det, de fandt ud af, var ret imponerende. Disse batterier holdt sig kølige og opretholdt en maksimal temperatur på cirka 29,2 grader celsius gennem hele de lange otte timers arbejdsdage. Det er faktisk 7,3 grader køligere end almindelige batterier uden kølesystem. Og der er endnu bedre nyheder. Den årlige tab af batterikapacitet faldt dramatisk fra 15 procent til kun 2,1 procent. Når systemerne blev testet under reelle forhold, viste de minimale temperaturforskelle på under 2 grader over alle 96 celler, selv under intense opladningssessioner med 150 amp. Ganske bemærkelsesværdigt for enhver, der beskæftiger sig med tungløftende batteridrift.
De primære kilder til energitab i 48V-systemer omfatter intern modstand på mellem 3 og 8 procent samt termiske tab på omkring 2 til 5 procent under hver opladningscyklus, for ikke at nævne de irriterende ineffektiviteter ved elektrodegrænsefladerne. Når der oplades ukorrekt, kan ohmske tab stige op til 12 procent mere end ved korrekt afbalancerede opladningsmetoder, ifølge nogle nyere undersøgelser, der undersøger den optimale måde at oplade litium-ion-batterier på. For enhver, der arbejder med højtydende applikationer såsom drivlinjer i elbiler, er disse tab særlig vigtige, da den konstante hurtige cyklus belaster komponenterne og gør, at de slides hurtigere over tid.
Batteristyringssystemer gør i dag tingene mere effektive, fordi de justerer strømmen smart. Dette hjælper med at reducere de irriterende resistive tab ved deres værste punkter med mellem 18 og 22 procent. De balancerer også celler meget præcist og holder spændingerne inden for kun 1,5 % forskel på tværs af alle celler. Og når det bliver køligt udenfor, kompenserer disse systemer for temperaturændringer under opladning, så vi undgår problemer med lithiumaflejringer. Set i lyset af hvad forskere har fundet, mister batterier, der bruger denne flertrins konstantstrømsmetode, faktisk mindre kapacitet over tid. Tests på 48 volt LiFePO4-opstillinger viste omkring 16,5 % mindre nedbrydning sammenlignet med ældre opladningsstyringsmetoder. Det giver god mening, at flere virksomheder skifter til disse avancerede systemer for løsninger med længere levetid.
Variable belastninger i robotteknik og vedvarende mikronettværk introducerer udfordringer vedrørende effektivitet:
| Belastningskarakteristik | Effektivitetspåvirkning | Mildningsstrategi |
|---|---|---|
| Højstrømsstød (≥3C) | 8–12 % spændningsfald | Ultra-lave ESR-kondensatorer |
| Frekvenssvingninger (10–100 Hz) | 6 % vekselstrømstab | Aktiv harmonisk filtrering |
| Mellemværende tomgangsperioder | 3 % egenafladning/time | Dyb søvn BMS-tilstande |
Data fra telekommunikations backup-systemer viser, at belastningsregulering øger runde-rejse-effektiviteten fra 87 % til 93 % i 48V litiumbatterier og reducerer energiforbruget til termisk styring med 40 %.
Tab af kapacitet i 48V-batterisystemer sker hovedsageligt på grund af tre faktorer: vækst af fastelektrolytgrænsefladelaget, dannelse af lithiumaflejringer på elektroderne og fysisk belastning forårsaget af konstant udvidelse og sammentrækning af materialer under opladningscykluser. Når temperaturen stiger, fremskyndes disse uønskede kemiske reaktioner dramatisk. Forskning offentliggjort sidste år viser, at hvis driftstemperaturen stiger blot 10 grader Celsius over 30 grader, halveres antallet af opladninger, som et batteri kan klare, før det fejler. For bilproducenter, der arbejder med virkelige køreforhold, bliver denne mekaniske slid endnu værre over tid, da køretøjer udsætter batterierne for alt muligt vibrering og pludselige belastningsændringer under kørslen.
At betjene 48V-batterier inden for et 20 % – 80 % opladningstilstand (SOC) interval reducerer SEI-dannelse med 43 % i forhold til fuld cyklus. Ifølge NREL's analyse fra 2023 bevares 98 % af den oprindelige kapacitet efter 800 cykluser ved en opladningshastighed på 0,5C (3-timers opladning), i modsætning til 89 % beholdning ved 1C.
| Afgiftssats | Cyklusser til 80 % kapacitet | Årligt kapacitetsforbrug |
|---|---|---|
| 0,3C | 2,100 | 4.2% |
| 0,5 c | 1,700 | 5.8% |
| 1,0C | 1,200 | 8.3% |
Tabel: Opladningshastigheds indvirkning på 48V litium-ion batteriers levetid (NREL 2023)
Hurtigopladning ved 1C forkorter helt sikkert ventetiden, men har en ulempe: batterierne bliver typisk op til 55–70 procent varmere indvendigt i forhold til den langsommere 0,5C-hastighed. Et nyligt kig på kommerciel energilagring fra 2024 viser dog noget interessant. De afprøvede en metode, hvor de opladede med fuld hastighed (1C) indtil cirka 70 % state of charge, og derefter sænkede hastigheden til kun 0,3C. Efter 1.200 opladningscyklus beholdt denne metode cirka 85 % af den oprindelige kapacitet, hvilket faktisk er ret tæt på det, man ser ved ekstremt forsigtige, langsomme opladningsmetoder. Og her kommer det afgørende – hvis disse systemer har god termisk styring, der kan reducere temperaturen med mindst 30 %, begynder delvis hurtigopladning at virke som et smart kompromis mellem behovet for hurtige opladninger og ønsket om længere batterilevetid.