EN
Snelle koppelingen
Li-ionbatterijen hebben doorgaans een energiedichtheid van ongeveer 150 tot 200 Wh/kg, wat deze batterijen goede keuzes maakt voor compacte 48V-systemen waar weinig ruimte beschikbaar is. Aan de andere kant valt lithium-ijzerfosfaat of LiFePO4 op omdat het veel langer meegaat door oplaadcycli. We hebben het over meer dan 2000 volledige cycli tegenover slechts 800 tot 1200 cycli voor standaard Li-ion, volgens EV-lithiumonderzoek van vorig jaar. De initiële prijs van LiFePO4 is ongeveer 10 tot 20 procent hoger dan reguliere lithium-ionopties. Maar wat mensen vaak over het hoofd zien, is dat deze extra investering zich op lange termijn uitbetaalt, aangezien deze batterijen veel minder vaak hoeven te worden vervangen. Op termijn levert dit ongeveer 40 procent besparing op per cyclus in vergelijking met het voortdurend kopen van nieuwe Li-ionbatterijen.
De ijzerfosfaatkathode in LiFePO4-batterijen blijft stabiel, zelfs wanneer de temperaturen rond de 270 graden Celsius komen, wat de kans op gevaarlijke thermische doorloopeffecten verkleint. Gewone lithium-ionbatterijen vertellen echter een ander verhaal. Volgens onderzoek van Vatrer Power uit het vorige jaar beginnen deze traditionele chemieën al af te breken bij iets meer dan 60 graden Celsius. Dit creëert serieuze veiligheidsproblemen op plaatsen waar het heet wordt. Vanwege deze ingebouwde stabiliteit kiezen veel fabrikanten voor LiFePO4 in hun 48-voltsystemen die worden gebruikt in zware apparatuur. Denk aan fabrieken of bouwplaatsen waar machines non-stop draaien en de omgevingstemperaturen regelmatig boven de 50 graden stijgen. De batterij blijft dan gewoon functioneren zonder problemen met oververhitting.
Warmteontwikkeling in 48V-systemen onder zware belasting komt voornamelijk uit drie bronnen: interne weerstand tijdens het laden en ontladen, joule-verwarming bij stroompieken, en de exotherme reacties die plaatsvinden tijdens diepe ontladingen. Wanneer batterijen werken bij 3C-ontlaadsnelheden, bereiken hun oppervlakken vaak temperaturen van meer dan 54 graden Celsius als er geen actieve koeling wordt toegepast, volgens onderzoek dat in 2023 werd gepubliceerd door MDPI. Voor toepassingen met hoge vermogensvraag, zoals hulpsystemen in elektrische voertuigen, leidt dit soort ongecontroleerde warmteopbouw tot gevaarlijke hotspots in het pakket. Deze warme zones verslechtering van de batterijcellen veel sneller dan in pakketten met adequaat thermisch beheer, waardoor de levensduur soms met ongeveer 40 procent of meer wordt verkort.
De combinatie van indirecte vloeistofkoeling met faseveranderingsmaterialen, of PCM's, blijkt een van de belangrijkste methoden te zijn voor het behalen van zowel goede efficiëntie als veiligheid in die nieuwe 48 volt systemen die we tegenwoordig overal zien. Onderzoek dat in 2025 werd gepubliceerd in het Journal of Power Sources toonde iets vrij interessants aan. Toen ze hybride systemen testten waarbij zowel vloeistofkoeling als PCM's samen werden gebruikt, daalden de piektemperaturen ongeveer 18 procent in autobatterijen die werkten bij een omgevingstemperatuur van 35 graden Celsius. Best indrukwekkend. Moderne thermische regelsystemen worden ook steeds intelligenter. Ze kunnen de koelmiddelstroom aanpassen op basis van wat er op dat moment gebeurt. Deze dynamische aanpassing bespaart ongeveer 70 procent van de energie in vergelijking met oudere systemen met vaste snelheid, terwijl de temperatuurverschillen tussen cellen binnen slechts 1,5 graad Celsius worden gehouden. Logisch als je erover nadenkt.
Thermische ontwerpen moeten worden afgestemd op de operationele omgeving:
Modulaire vloeistofkoelplaten zijn uitgegroeid tot een schaalbare standaard, waardoor naadloze uitbreiding mogelijk is van 5kWh huishoudelijke units tot 1MWh systeemgroottes voor het net, zonder de kernthermische componenten opnieuw te hoeven ontwerpen.
Onderzoekers van Applied Thermal Engineering voerden in 2025 tests uit om te onderzoeken hoe een speciaal meerlaags PCM-vloeistofsysteem werkt met 48 volt heftruckbatterijen in magazijnen waar de temperatuur ongeveer 45 graden Celsius bereikt. Wat ze vonden, was behoorlijk indrukwekkend. Deze batterijen bleven koel en hielden hun maximale temperatuur gedurende de lange achturen werkdag op ongeveer 29,2 graden Celsius. Dat is zelfs 7,3 graden koeler dan gewone batterijen zonder koelsysteem. En er is nog meer goed nieuws. Het jaarlijkse verlies aan batterijcapaciteit daalde sterk van 15 procent naar slechts 2,1 procent. Bij tests onder echte omstandigheden toonden deze systemen minimale temperatuurverschillen van minder dan 2 graden over alle 96 cellen, zelfs tijdens intense snelladingssessies van 150 ampère. Best opmerkelijk voor iedereen die te maken heeft met zware batterijoperaties.
De belangrijkste bronnen van energieverlies in 48V-systemen zijn de interne weerstand, die varieert tussen 3 en 8 procent, plus thermische dissipatieverliezen van ongeveer 2 tot 5 procent tijdens elke laadcyclus, om nog maar te zwijgen over die vervelende inefficiënties aan de elektrode-interfaces. Wanneer onvoldoende wordt opgeladen, kunnen ohmse verliezen volgens recente onderzoeken naar het optimaliseren van het opladen van lithium-ionbatterijen tot wel 12 procent hoger uitvallen dan bij goed gebalanceerde laadmethoden. Voor iedereen die werkt met hoogvermogenstoepassingen zoals aandrijflijnen van elektrische voertuigen, zijn dit soort verliezen echt van belang, omdat constante snelle cycli leiden tot snellere slijtage op de lange termijn.
Batterijbeheersystemen zorgen tegenwoordig voor betere prestaties doordat ze de stroomtoevoer slim aanpassen. Dit helpt om vervelende resistieve verliezen op hun slechtste momenten te verminderen met tussen de 18 en 22 procent. Ze balanceren cellen ook zeer nauwkeurig, waarbij de spanningen binnen slechts 1,5% verschil worden gehouden over alle cellen. En wanneer het buiten koud wordt, compenseren deze systemen temperatuurveranderingen tijdens het opladen, zodat we geen last krijgen van lithiumafzetting. Uit onderzoek blijkt dat batterijen die gebruikmaken van deze meertraps gelijkstroommethode inderdaad minder capaciteitsverlies vertonen na verloop van tijd. Tests op 48V LiFePO4-opstellingen lieten ongeveer 16,5% minder achteruitgang zien in vergelijking met oudere laadregelmethoden. Het is dan ook duidelijk waarom steeds meer bedrijven overstappen op deze geavanceerde systemen voor duurzamere energieoplossingen.
Variabele belastingen in robotica en hernieuwbare micronetten brengen efficiëntie-uitdagingen met zich mee:
| Belastingskenmerk | Efficiëntie-impact | Strategie voor risicobeheersing |
|---|---|---|
| Hoge stroompieken (≥3C) | 8–12% spanningsdaling | Ultra-lage ESR-condensatoren |
| Frequentiefluctuaties (10–100 Hz) | 6% rimpelverliezen | Actief harmonisch filteren |
| Tussenkomende rustperioden | 3% zelfontlading/uur | Diepe-slaap BMS-modi |
Gegevens van telecom back-upsystemen tonen aan dat belastingconditie de rendementsefficiëntie van 87% naar 93% verhoogt in 48V lithiumbatterijen en de energiebehoeften voor thermisch beheer met 40% verlaagt.
Het capaciteitsverlies in 48V-batterijsystemen vindt voornamelijk plaats vanwege drie factoren: groei van de vaste elektrolytinterface-laag, vorming van lithiumafzettingen op de elektroden en fysieke belasting door het constante uitzetten en krimpen van materialen tijdens laadcycli. Wanneer de temperatuur stijgt, versnellen deze ongewenste chemische reacties sterk. Uit onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd, blijkt dat als de bedrijfstemperatuur slechts 10 graden Celsius boven de 30 graden komt, het aantal keer dat een batterij kan worden opgeladen voordat deze uitvalt, met de helft afneemt. Voor automobielproducenten die te maken hebben met realistische rijomstandigheden, wordt deze mechanische slijtage in de loop van de tijd nog erger, doordat voertuigen de batterijen blootstellen aan allerlei trillingen en plotselinge belastingsveranderingen tijdens het rijden.
Het bedrijf van 48V-batterijen binnen een bereik van 20%–80% state of charge (SOC) vermindert SEI-vorming met 43% in vergelijking met volledige cycli. Uit de analyse van NREL uit 2023 blijkt dat een laadsnelheid van 0,5C (3-uur opladen) 98% van de initiële capaciteit behoudt na 800 cycli, vergeleken met 89% bij 1C.
| Tarief | Cycli tot 80% capaciteit | Jaarlijks capaciteitsverlies |
|---|---|---|
| 0,3C | 2,100 | 4.2% |
| 0,5c | 1,700 | 5.8% |
| 1,0C | 1,200 | 8.3% |
Tabel: invloed van laadsnelheid op de levensduur van 48V lithium-ionbatterijen (NREL 2023)
Snelladen bij 1C verkort zeker de wachttijd, maar heeft een nadeel: de batterijen worden binnenin ongeveer 55 tot 70 procent heter vergeleken met het langzamere tempo van 0,5C. Een recente blik op commerciële energieopslag uit 2024 toont echter iets interessants. Ze probeerden een aanpak waarbij ze volledig op topsnelheid (1C) laadden tot ongeveer 70% laadniveau, waarna ze vertraagden naar slechts 0,3C. Na 1.200 laadcycli behield deze methode ongeveer 85% van de oorspronkelijke capaciteit, wat vrij dicht in de buurt komt van wat gebeurt bij die uiterst voorzichtige trage laadmethode. En dan nu het belangrijkste – als deze systemen een goede thermische beheersing krijgen die temperaturen minstens 30% kan verlagen, begint gedeeltelijk snelladen eruit te zien als een slimme middenweg tussen snel laden en het verlengen van de levensduur van batterijen.