Litiumguiden

I Litiumguiden förklarar vi vad som är viktigt att tänka på, hur litiumbatterier ska laddas, fördelar, nackdelar och mycket mer.
Det vi fokuserar på i denna guide är batterier med LiFePo4 celler.

Litium LiFePo4 Fördelar Nackdelar Vad är en BMS? Viktigt att tänka på Ladda litium Generator och DC/DC Urladdning Temperaturer Vinterförvaring
_
Vad är Litium LiFePo4?
Det finns olika typer av litiumceller som LiPo, LiMn, LiCoO2, LiNiMnCoO2, LiFePo4, LiFeYPO4 för att bara nämna några få. Litiumbatterier har funnits länge i vår vardag i t.ex mobiltelefoner, surfplattor, bilar, cyklar m.m. Det är av stor vikt att inte blanda ihop dessa då de har olika egenskaper, kräver olika underhåll, laddning och är avsedda för olika ändamål.

LiFePO4, Lithium Iron Phosphate, Litiumjonjärnfosfat eller LFP-batteri som det även heter är en litiumteknik som fungerar bra som ersättningsbatterier för bly/syra, AGM och GEL i den marina miljön.
Dessa batterier med inbyggd BMS (Battery Management System) har längre livslängd jämfört med andra litiumbatterier och blybatterier. De är extremt säkra, kräver minimalt underhåll, har bättre laddningseffektivitet, bättre urladdningsförmåga och är mycket mer kostnadseffektiva.

Ett LiFePo4 batteri är uppbyggt med 3,2V celler. För att få ett 12 volts batteri seriekopplas fyra celler för att tillsammans bilda 12,8V och för ett 24 volts batteri är det åtta celler (25,6V).
Eftersom cellerna seriekopplas (plus till minus) höjs endast spänningen (volt) och inte strömmen (ampere). så för att få ett 12V 100Ah batteri seriekopplas 4st 3,2V 100Ah celler. Cellerna kopplas sedan individuellt till en och samma BMS som i sin tur sköter säkerhet, balansering och mycket mer.

Upp
Title of the document
_
Fördelar med litium?
  • Ett Litiumbatteri väger i regel ca 6 gånger mindre än ett motsvarande GEL batteri med samma kapacitet
  • Energitätheten i ett litium är bättre. Med ett litiumbatteri kan man nyttja 100% av dess kapacitet samtidigt som det bara går att nyttja 25% av ett bly/syra och ca 75% av ett AGM batteri. Alltså, om du har ett 100Ah litiumbatteri kan du förbruka alla 100Ah. Men med ett bly/syra batteri med motsvarande kapacitet på 100Ah går det bara att nyttja 50Ah innan batteriet kommer att försämras och börja sulfateras.
  • Det har en längre livslängd på ungefär 5-6 ggr jämfört med ett blybatteri.
  • Det går fortare att ladda ett litiumbatteri jämfört med alla andra typer av batterier. T.ex ett 100 Ah litiumbatteri med klassningen C1 klarar av att laddas med en 100 ampere laddare. Läs mer om laddning under rubriken Laddning.
  • Ett litiumbatteri har väldigt låg självurladdning och självurladdar ca 80% på 8-9 månader och ett blybatteri gör desamma redan efter ca 3-4 månader (beroende på omgivningstemperaturer).
  • Inga knallgasen vid laddning och går att montera i samma utrymmen som övrig elutrustning som även inte är gas-/ gnistsäkrade.
  • Går att montera åt alla håll och i alla vinklar eftersom det inte finns några syror som kan läcka.
Upp
_
Nackdelar med litium?
  • Precis som din mobiltelefon är den största nackdelen med litiumbatteriet att det inte går att ladda i minusgrader. Ett standard litiumbatteri klarar av att ta emot laddning ner till 0°C. Under det går batteriets BMS in och bryter kopplingen till cellerna så dem inte ska ta skada. Det finns litiumbatterier som har inbyggd uppvärmning för att kunna ta laddning under 0°C. Men, eftersom båtar i regel används när det är fint väder och varmt ute är detta inget större problem. För det fiskare som använder sin båt tidig vår och sen höst samt arbetsbåtar som ligger i större delen av året så finns det uppvärmda litiumbatterier för att klara laddning i minusgrader.
  • Felaktig hantering och installation av batteriet kan leda till att det förstörs.
  • En del generatorer kan inte ladda litiumbatterier och där med kan generatorn ta skada, överhettas och riskerar brand. Detta problem löser man då med en DC/DC laddare installerad i båten.
  • Dyrt i inköp men blir billigare än bly/syra- och AGM-batterier på längre sikt per urladdning.
Upp
_
Vad är en BMS?
En BMS är själva hjärnan och säkerhetssystemet i batteriet. BMS står för Battery Manaegment System och är den komponent inne i batteriet som sköter laddning, urladdning och skyddar batteriet.
BMS’n ser till att alla batteriets celler är balanserade, inte utsätts för en överspänning på mer än 14,6 volt eller underspänning under 10 volt (för ett 12V batteri). Om något skulle hända batteriets celler eller om batteriet skulle utsättas för över-/ eller underspänning ska BMS’n stänga av och koppla ur batteriet från förbrukaren.

Batteri med BMS och utan BMS…?

Något måste se till att batteriets celler balanseras och mår som dom ska. Ett litiumbatteri utan BMS måste kopplas till en separat BMS. Dessa batterier är främst för om man vill kunna skräddarsy och bygga sitt system själv. Är du ute efter en enkel, prisvärd och fungerande lösning är det ett litiumbatteri med inbyggd BMS du ska ha.
Upp
_
Viktigt att tänka på
Det finns några saker att tänka på innan man köper och montera litiumbatterier i båten.
  1. Hur är mina laddningsmöjligheter?
    • Litiumbatterier kräver en egen typ av laddning. Se över om du behöver en ny och eller kraftigare laddare.
  2. Kommer jag behöva ladda när det är kallt?
    • Litiumbatterier klarar inte av att laddas i kalla temperaturer. Vissa litiumbatterier har inbyggd värme för att passa alla ändamål.
  3. Hur stort är mitt ampere-behov?
    • Litiumbatterier kan nyttjas till 100% av dess kapacitet jämfört med bly/syra som bara kan nyttjas till 25%.
  4. Behöver jag installera en DC/DC laddare?
    • För de flesta installationer behövs en eller fler smarta DC/DC för att inte generatorn ska överhettas och gå sönder.
  5. Hur är mina förvaringsmöjligheter
    • För att ett litiumbatteri ska hålla över vinterhalvåret ska det förvaras enligt tillverkarens rekommendationer. En del fabrikat ska förvaras i rumstemperatur och ca 50 % laddat och andra fabrikat klarar av att förvaras ner till -20°C.
  6. Behöver jag serie eller parallellkoppla?
    • En del litiumbatterier går inte att serie eller parallellkoppla. Se efter och kontrollera så just de batterier du köper klarar dina behov.
Upp
_
Ladda litiumbatterier
Förutom att litiumbatterier är lätta, har väldigt lång livslängd och har mycket bra energitäthet så är den snabba laddningstiden en av de tyngsta argumenten för litium.
Ett litiumbatteri har ett lägre inre motstånd än andra batterityper. På grund av det kan litium ta laddning mycket snabbare. Man kan säga att det mer eller mindre suger i sig laddströmmen samtidigt som t.ex. ett AGM batteri måste få sin laddning intryckt pga. sitt inre motstånd.
En generell regel kring val av storlek på laddare för litiumbatterier brukar vara rund 50% av batteriets kapacitet. Detta för att säkerställa livslängden och konditionen på batteriet.
Alltså, till ett 100Ah batteri rekommenderas en 50A laddare.

Hur stor laddning och urladdning som batteriet klarar av mäts i en C-skala mellan 0,1 till 1.
Där 0,1=10% och 1=100% av batteriets ampere kapacitet. Om ett 100Ah batteri har en 1C benämning menas det med att batteriet klarar av en 100A laddare. Skulle samma 100Ah batteri har en 0,2C benämning klarar batteriet av en 20A laddare. 100(Ah) x 0,2 (C) = 20 (A laddning)

En del tillverkare skriver att deras batterier ska laddas med en laddare märkt med CCCV-teknik som står för Constant-Current Constant-Voltage. Det innebär att laddaren ger en konstant ström (ampere) under själva laddförloppet och att laddningen avslutas med att ge konstant spänning (volt) och avtagande ström (ampere).
Exempel om man har ett AGM batteri på 100Ah och ska ladda det via en rekommenderad laddare på 15A skulle det teoretiskt ta ca 6-7 timmar tills att det är fulladdat. Motsvarande litiumbatteri med 1C laddning skulle vara fulladdat efter bar 1-2 timmar.

Upp
_
Generator & DC/DC
Att ha en DC/DC laddare eller att inte ha en DC/DC laddare… de är frågan många ställer sig.
Men, för en säker installation rekommenderar vi att man installerar en eller fler (beroende på generatorstorlek) DC/DC laddare i sin batteribank.
Varför, blir nästa fråga. Jo, eftersom ett litiumbatteri klarar av att ta emot så pass mycket laddning så finns risken att generatorn jobbar på för fullt och ger så mycket laddning den kan men hinner inte kylas ner av sin egen kylfläkt. Detta är något som oftast sker när motorn går på låga varvtal.

Vissa leverantörer hävdar att om du har en generator med en spänningsregulator som ger en slutspännning på 14,4 volt så ska dessa batterier med inbyggda BMS’er vara tillräckligt säkra. Vi på SeaSea vill dock påstå med säkerheten först att man installerar en eller fler DC/DC laddare eller en Samrt Battery Protect + Argofet som ger samma resultat.

Förstå förloppet (for dummies):
  1. Motorns varvtal bestämmer hastigheten på generatorn via generatorremmen.
  2. Generatorn har en fläkt monterad på sig som snurrar i samma hastighet.
  3. Litiumbatteriet saknar ett bra inbyggt motstånd och suger i sig den ström som ges den.
  4. Generatorns inbyggda spänningsregulator vet inte alltid att den ska sänka spänningen och jobbar för fullt oavsett varvtal. Det eftersom att det saknas motstånd från batterisidan som i sin tur hade signalerat till generatorns relä att ta de lugnt.
  5. Generatorn blir varm och överhettar.

Med en DC/DC-laddare installerad får generatorn det motstånd som den behöver för att kunna reglera laddningen och inte överhetta.
Enkelt förklarat: Ju saktare motorn går - ju mindre kylning får generatorn - ju varmare blir generatorn.

Jag har ju en BMS i batteriet… Ja, men, det inbyggda motståndet som en BMS har är inte tillräckligt alla gånger för att klara laddningen från en generator.
Är du osäker? Kontakta någon av våra butiker så hjälper vi er vidare.

Tänk på det som om det vore vatten…
Om du föreställer dig att du har lite hinkar slangar och vatten och ska få över vattnet från ena hinken till den andra utan att spilla.


  1. Fall 1: Om du har hink #1 (generatorn) som är full av vatten (strömmen) och ska få över det till hink #2 (litiumbatteriet) går det snabbast att bara hälla över det. Men det som händer då är att det kommer att stänka vatten runt om och hink #2 kan gå sönder om den blir alltför nedstänkt (det är en känslig hink). Detta händer om du inte har ett motstånd (DC/DC) eller en BMS installerad i systemet.
  2. Fall 2: Om du gör samma process med en slang med små hål i (Batteriets BMS) vet du att vattnet kommer att komma till hink #2. Fast, det kan komma att läcka ut vatten och hamna utanför eftersom din slang har hål och är lite opålitlig. Detta kan hända om du bara har en BMS i batteriet.
  3. Fal 3: Här spiller du inget vatten alls eftersom du har en pålitlig slang (DC/DC) som håller för alla vattenmängder. De man kan tänka på är att anpassa tjockleken på slangen för att få så optimalt vattenflöde som möjligt.

  • Förklaringar:
    • Hink #1 = Generatorn
    • Hink #2 = Litiumbatteri
    • Vatten = Ström
    • Slang med hål = BMS (hyfsat motstånd)
    • Slang = DC/DC-laddare (pålitligt motstånd)
Upp
_
Urladdning
På några batterier kan man hitta information om hur snabbt dem går att urladdas. Detta kan vara en viktig faktor om batteriet ska användas som ett startbatteri, för bogpropeller eller ankarspel.
Även urladdning, Max Discharge Current (MDC)/ Peak Discharge Current (PDC), mäts i en C-skala och denna siffra visar på hur stor urladdning som batteriet klarar under en kortare period. Detta C-tal multipliceras med batteriets amperetimmar och ger resultatet på hur stor belastning batteriet klarar under den kortare perioden.
Exempel: Om ett 100Ah batteri har en Peak Discharge Current C6 innebär det att batteriet klarar en kortare urladdning på 600A. 100(Ah) x 6 (C) = 600 (A urladdning)
Viktigt att tänka på är att en del litiumbatterier enbart är avsedda som förbrukningsbatterier och ska inte användas som startbatteri eller för utrustning som kräver hög startström.
Upp
_
Temperaturer
Litiumbatterier är perfekta för användning i den marina miljön för de allra flesta båtägare då båtarna används under årets varma halvår.
Ett litiumbatteri tycker inte om kyla och för vissa applikationer behöver man litiumbatterier med inbyggd uppvärmning om det ska laddas under kalla nätter och dagar.
  • Förbrukning: De flesta LiFePo4-batterier går att förbrukas (urladdas) mellan -20°C och +50°C.
  • Laddning: Normalt sett går LiFePo4 att laddas i temperaturer mellan 0°C till 50°C. Är batteriet för kallt för att laddas går BMS’n in och skyddar/kopplar ifrån batteriet så det inte cellerna ska ta skada.
  • Förvaring: Vi förespråkar att man tar hem sina litiumbatterier för att säkerställa längst möjliga livslängd. Några fabrikat på litiumbatterier ska förvarar mellan 15-25°C och andra klarar att förvaras i kyla ner till -20°C. Kontrollera alltid innan vinterförvaring hur just dina batterier ska vinterförvaras.
Upp
_
Vinterförvaring
Vissa litiumbatterier ska inte förvara kallt. Dessa litiumbatteri ska förvaras i ett varmt utrymme, därför rekommenderar vi att ta hem batteriet och vinterförvarar det på en säker plats hemma i ca 15-25°C.
Andra batterier klarar av att förvaras i kyla ner till -20°C och kan då stå kvar i båten över vinterhalvåret. Var noga med att ta reda på hur just ditt litiumbatteri ska förvaras. 

Ett Litiumbatteri ska aldrig förvaras över en längre tid med 100% laddning. För att batteriet inte ska går sönder ska det förvaras med ca 50-70% laddning, det motsvarar en spänning på ca 13.0-13,2 volt (för ett 12V batteri).
Litiumbatter har extremt låg sjävurladdnning och behöver inte underhållsladdas under vinterhalvåret.
Till våren när batteriet ska monteras i båten igen ska det laddas upp till 100%, vilket motsvarar en spänning på ca 13,4 volt (för ett 12V batteri).
Säkerhet & Miljö

LiFePO4 är en av de säkraste litium kemierna. När man hör om datorer, elscootrar och mobiltelefoner som exploderar så handlar det oftast om litiumjonbatterier som har en annan litiumkemi.
Om ett LiFePO4-batteri utsätts för extrema temperaturer, kortslutning eller smällar så kommer det inte få batteriet att explodera eller fatta eld. Med ett Litiumbatteri med LiFePO4-celler kan du känna dig säker ombord på båten. 

Litiumbatterier med LiFePO4-celler ger minimalt med avtryck på miljön. Eftersom dessa är uppladdningsbara och har mycket längre livslängd än andra batterier behöver de inte bytas ut på lång tid. LiFePO4-batterier läcker inte, är giftfria och fria från bly, kvicksilver och kadmium och andra giftiga ämnen och återvinningsbara. En del Litiumbatterier är även RoHS certifierade. 

Tekniska Specifikationer

    • Litiumkemi: LiFePO4
    • Arbetsspänning cell: 3,2V
    • Maximal laddningsspänning per cell: 3,65V
    • Användningsområde: -20°C och +50°C
    • Laddningsområde: 0°C till 50°C
    • Standard laddningsström: 0,5C 
    • Standard urladdningsström: 0,5C 
    • Snabbladdning: 1C
    • Laddningsslutspänning 1 cell: 3,65V
    • Laddningsslutspänning 12V pack: 14,6V 
    • Urladdningsslutspänning 1 cell: 2,5V
    • Urladdningsslutspänning 12V pack: 10V


    Tillverkarna av litiumbatterier levererar batterierna uppladdade till ca 30% och därför ska de laddas upp innan användning. Det är dels för att det är en bra vilospänning för batterierna under längre förvaring och även för att begränsa den lagrade energin under transporter.
    Det är alltså helt normalt att ett 12 volts LiFePo4-batteri har en spänning på 13 volt när det kommer ut från butiken.

    Spänningsdiagram över LiFePO4 12 & 24 volts batterier
    KapacitetSpänning per cellSpänning 12V batteriSpänning 24V batteri
    100% laddandes3,65 V14,6 V29,2 V
    100% vilandes3,40 V13,6 V27,2 V
    90%3,35 V13,4 V26,8 V
    80%3,25 V13,3 V26,6 V
    70%3,30 V13,2 V26,4 V
    60%3,27 V13,1 V26,1 V
    50%3,26 V13,0 V26,1 V
    40%3,25 V13,0 V26,0 V
    30%3,22 V12,9 V25,8 V
    20%3,20 V12,8 V25,6 V
    10%3,00 V12,0 V24,0 V
    0%2,50 V10,0 V20,0 V
    Litium FAQ

    Ja, för fritidsanvändaren. I en båt är man i regel ute efter snabb laddning och mycket amperetimmar på liten yta. Det är precis vad litiumbatterier erbjuder. Är du en fiskare som gärna laddar batteriet under kalla vår-/ och höstkvällar/nätter eller har en yrkesbåt eller använder båten året om kan ett litiumbatteri med inbyggd uppvärmning vara aktuellt då det inte tar laddning i låga temperaturer.

    Ja, Det går att bara skifta om litiumbatteriet har en inbyggd BMS men… då måste man veta vad man installerar. Vi rekommenderar alltid att installera en DC/DC för en säker installation. Viktigt är också att inte använda ett litiumbatteri som är avsett för förbrukningsbatteri som startbatteri.

    Inte nödvändigtvis. Om din laddare är något nyare kan du kontrollera om den har ett ”litiumläge”. Om inte ska den bytas ut. Och för att få ut snabbladdningen som litium erbjuder kan du alltid gå upp i storlek på laddaren.

    Nej, det behöver det inte. Om batteriet sköts efter tillverkarens rekommendationer kommer batteriet att hålla ungefär 6-7 ggr längre än ett traditionellt AGm eller bly/syra batteri. Vissa litiumbatterier går att skicka in på service och kontroll om något fel skulle uppstå.
    Kontakta då din butikspersonal för vidare kontakt.

    Vi rekommenderar att installera det oavsett vad tillverkarna säger (att deras inbyggda BMS’er klarar samma jobb) för att få en så säker installation som möjligt.

    Ja, BMS’n sköter så inte batteriet över-/ underladdas och fördelar strömmen mellan batteriets celler samt sköter i och urladdning.

    Det är inget måste att ha bluetooth men det är trevligt. Det går med enkelhet att köpa valfritt batteri utan bluetooth och eftermontera en blåtandssändare för att få de viktigaste funktionerna som ett batteri med det inbyggd erbjuder. Med bluetooth kan du enkelt se batteriets status, laddning, urladdning m.m. Tänk på att själva blåtandsfunktionen i batteriet drar lite ström och självurladdningen kan vara något högre i dessa batterier.

    Ja, det går bra att ladda litiumbatterier med hjälp av solpaneler. Se först till att din solcellsregulator klarar av att ge laddning för litium.
    Upp

    Text: Thomas Hammarberg
    2023-01-10