Литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы: что лучше для погрузчиков?
Аккумуляторы стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, привнося удобство и мобильность в различные сферы нашей деятельности, от электроники до транспорта. Среди разнообразия технологий особое внимание в сфере складской техники привлекают литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы. В данной статье мы рассмотрим различия между ними и расскажем, почему выгодно переходить на Li-ion технологии.
Основное различие батарей
Главное отличие литиевых и свинцовых батарей заключается в их химическом составе. Из этого вытекают и практические отличия этих элементов питания.
В литий-ионных аккумуляторах электроды изготавливаются из литиевых соединений, таких как литий-кобальтовый оксид (LiCoO2), литий-железофосфат (LiFePO4), литий-марганцевый оксид (LiMn2O4) и других. Эти соединения обеспечивают процесс ионного перемещения при зарядке и разрядке источника питания. Электролит в таких батареях обычно представлен органическим раствором солей лития, таких как LiPF6, в органическом растворителе, таком как углекислый эфир или диметилкарбонат.
В свинцово-кислотных аккумуляторах электроды обычно изготавливаются из свинца (Pb) для анода и пористого материала, такого как сплав свинца и свинцовой пудры (при использовании AGM-технологии), для катода. В качестве электролита используется серная кислота (H2SO4). Она взаимодействует с электродами, обеспечивая процесс химической реакции во время зарядки и разрядки, а также обеспечивает ионную проводимость.
Частые проблемы при использовании свинцовых батарей
Все эти факторы снижают ресурс источника питания вплоть до 2-х раз, что увеличивает периодические расходы.
Сравнение основных технических характеристик свинцовых, гелевых и Li-ion аккумуляторов
| Свинцово-кислотные | Гелевые | Литий-ионные | |
|---|---|---|---|
| Срок службы (циклы) | 1500 | 1200 | 3000 |
| Время заряда (часы) | 8-10 | 12 | 1-2 |
| Необходимое кол-во батарей для работы склада 24/7 | 2 | 2-3 | 1 |
| Допустимый верхний предел температуры эксплуатации АКБ | 25С° | 25С° | 65С° |
| Снижение срока службы при температуре свыше 35С° | 3-5 раз | 3-4 раза | 0 |
| Доступная емкость АКБ | 80% | 80% | 95% |
| Выделение опасных веществ | + | - | - |
Преимущества литиевых аккумуляторов
- Рабочая эффективность. По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, которые можно разряжать только на 30-50% от общей емкости, литиевые безопасно выдерживают глубокие разряды до 90%. Это означает более длительные рабочие циклы между подзарядками и менее дорогостоящие простои, когда работникам необходимо перезаряжать батареи.
- Срок службы. Литий-ионные батареи не требуют постоянного обслуживания и сохраняют до 80% процентов своей первоначальной емкости после 3000 циклов работы. Для сравнения: свинцово-кислотные аккумуляторы при правильном обслуживании в среднем выдерживают 1500 циклов. Без ухода это число падает до 600-700. С финансовой точки зрения свинцово-кислотные элементы питания требуется менять каждые 2-3 года (или примерно 5000 часов). Литий-ионные, в свою очередь, работают минимум 5 лет (или 10000 часов).
- Сокращение затрат на обслуживание и зарядку. Свинцовые аккумуляторы имеют период прогрева перед зарядкой и период остывания после нее, что суммарно увеличивает время подзарядки более чем на 8 часов. Кроме того, сама технология не позволяет прерывать зарядку в середине процесса. Литий-ионные батареи, напротив, обеспечивают более быструю и эффективную зарядку. Это повышает эффективность источника питания на 30-40%. Вся энергия идет непосредственно в АКБ, т.к. не требуется период прогрева, а время зарядки составляет в среднем около 2-х часов. Самое главное, что литиевые аккумуляторы позволяют заряжать их в любое время, как и телефон.
- Безопасность. Из-за того, что свинцово-кислотные аккумуляторы требуют обслуживания, повышается риск получения травм: пары электролита токсичны, а при попадании его на открытые участки тела могут возникнуть серьезные химические ожоги. Li-ion элементы герметичны и не требуют внутреннего обслуживания, что снижает риск получения травм на рабочем месте. Также литиевые аккумуляторы не требуют для хранения и зарядки специальных помещений, что значительно снижает стоимость обслуживания.
- Технологичность. Все литий-ионные аккумуляторы оснащены системой BMS для обеспечения безопасности батареи. Хотя их основной функцией является защита, эти системы могут быть запрограммированы с использованием усовершенствованных алгоритмов, чтобы предоставить пользователю более высокую точность измерений и производительность. Также на современных литиевых источниках питания можно встретить технологии беспроводного контроля через Bluetooth или WiFi-сеть. Оператор погрузчика и обслуживающий персонал может отслеживать состояние батареи в режиме реального времени.
Цикл "работа-отдых" свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов
Свинцово-кислотный аккумулятор
- Медленная 8-ми часовая зарядка.
- Для непрерывной работы требуется минимум 2 батареи.
- Сложный процесс замены и обслуживания батарей.
- Требуется специальное помещение для подзарядки.
Литий-ионный аккумулятор
- Быстрая зарядка в любое свободное время.
- Для непрерывной работы достаточно одной батареи.
- Заряжать батарею можно не снимая ее с погрузчика.
- Не требует специальных помещений для зарядки.
Требуемые затраты на обслуживание
Свинцовые батареи:
Литиевые батареи:
Варианты исполнения Li-ion батарей
В таблице указаны наиболее популярные типы литиевых батарей. Однако есть возможность сделать аккумулятор любого напряжения и емкости, т.к. они собираются из аккумуляторных ячеек под требования клиента.
| Номинальное напряжение | Номинальная емкость | Срок службы (циклов) |
|---|---|---|
| 24V | 160Ah | ≥4000 |
| 320Ah | ≥4000 | |
| 48V | 346Ah | ≥4000 |
| 460Ah | ≥4000 | |
| 80V | 480Ah | ≥4000 |
| 560Ah | ≥4000 |
В заключение
Когда дело доходит до первоначальной стоимости, литий-ионные батареи, как правило, дороже, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Однако в долгосрочной перспективе литий-ионные элементы питания могут сэкономить деньги благодаря своей превосходной эффективности и выходной мощности.
Литиевые аккумуляторы имеют множество преимуществ перед свинцовыми аналогами при использовании в вилочных погрузчиках. Они требуют меньше обслуживания, не выделяют токсичных паров и не содержат опасных кислот, что делает их более безопасными для работников.
Li-ion батареи также обеспечивают более эффективную и стабильную мощность на протяжении всего цикла разрядки. Они способны хранить в три раза больше энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы. Учитывая все эти преимущества, неудивительно, что литий-ионные элементы питания становятся все более популярными в сфере складской техники.
