Економія та безпека акумулятора: літій-іонний або свинцево-кислотний – Логістичний бізнес

Автоматизовані внутрішні логістичні платформи, включаючи автоматизовані керовані транспортні засоби (AGV), автономні мобільні роботи (AMR) і прибиральні машини, живляться від внутрішнього джерела живлення. Таким джерелом живлення може бути свинцево-кислотний або літій-іонний акумулятор. Обидва пропонують різну продуктивність, але вони також мають значні відмінності з точки зору економічності та безпеки.

Єдиного типу літій-іонних акумуляторів не існує. Натомість існує кілька різних типів хімії, кожна з яких суттєво впливає на ключові характеристики.

Літій-іонні батареї зазвичай бувають трьох типів, розділених за їх хімічним складом: NMC (оксиди нікелю, марганцю, кобальту), NCA (оксиди нікелю, кобальту, алюмінію) і LFP (фосфат заліза).
З іншого боку, свинцево-кислотні акумулятори відрізняються носієм електроліту та конструкцією. Основними типами свинцево-кислотних акумуляторів є свинцево-кислотні акумулятори з вентильним регулюванням (VRLA), абсорбуючі скломатові (AGM) і гелеві акумулятори (GEL).

Різниця в безпеці між літій-іонними та свинцево-кислотними

Літій-іонні акумулятори оснащені системою керування батареєю (BMS). Це захищає батарею від перенапруги та надмірного струму, які в іншому випадку становлять небезпеку пожежі.
Більше того, типовий літій-іонний акумулятор має подвійний захист. BMS контролює струм у режимі реального часу, але також є запобіжник або самоконтрольний протектор (SCP). І те, і інше має вирішальне значення для безпеки літій-іонних акумуляторів.

Свинцево-кислотні акумулятори не мають BMS, тобто вони захищені виключно зарядним пристроєм. Хоча перевищення максимальної напруги не є таким небезпечним, як це було б для літій-іонного акумулятора, воно все одно може призвести до руйнування акумулятора. Запобіжник захищає їх від короткого замикання, але захист від перевантаження по струму повинен надходити від програми. Більше того, свинцево-кислотні батареї можуть виділяти водень під час заряджання, а це означає, що їх слід заряджати в певній зоні, де їх можна контролювати. Це не стосується літій-іонних батарей.

Різниця у вартості між літій-іонними та свинцево-кислотними

Життєвий цикл літій-іонних акумуляторів зазвичай довший, ніж у свинцево-кислотних акумуляторів. Через низьку довговічність свинцево-кислотні батареї зазвичай витримують лише близько 500 неглибоких циклів і ще менше глибоких циклів.

З іншого боку, акумулятор LFP може легко впоратися з 2,000 циклами або більше. Батареї NMC пропонують менше циклів, але ви все одно повинні очікувати близько 1,000 циклів. Крім того, BMS в літій-іонній батареї зможе контролювати стан батареї та інформувати користувача, коли потрібна заміна. Отже, хоча літій-іонний акумулятор може мати вищу початкову вартість, економія протягом терміну служби акумуляторів робить літій-іонний акумулятор більш доступним вибором для багатьох.

Літій-іонний чи свинцево-кислотний?

Вибір найкращого акумулятора для конкретного застосування зазвичай простий: літій-іонні акумулятори виграють майже в усіх сферах. Літій-іонні батареї пропонують винятковий рівень безпека, а також вони коштують менше в довгостроковій перспективі, хоча початкові витрати будуть вищими. Крім того, літій-іонні батареї зручніші, оскільки потребують менше заряду та заміни.

Щоб повторити основні відмінності між свинцево-кислотними та високоякісними літій-іонними акумуляторами:
Свинцево-кислотний літій-іонний
Життєвий цикл Погано x Добре ✓
Щільність енергії Погано x Добре ✓
Час зарядки Довгий х Короткий ✓
Саморозряд Високий x Низький ✓
Безпека Добре ✓ Добре ✓
Ефективність Погано x Добре ✓
Початкові витрати Низькі ✓ Високі x
Обслуговування Високий x Низький ✓
Спеціальна зона зарядки Так* x Ні ✓
Початкова вартість Нижча ✓ Вища х
Загальна вартість володіння Вище x Нижче ✓
*з моніторингом водню

Як показано вище, у більшості областей перехід на літій-іонні дає явні переваги без шкоди для безпеки, за умови використання високоякісних батарей. Щоб досягти ~24 В типового розміру батареї, дві свинцево-кислотні батареї повинні бути з’єднані послідовно. Давайте проаналізуємо простий приклад, дивлячись на продукти, доступні на ринку, порівнюючи свинцево-кислотну батарею 12 В 50 Ач з літій-іонною батареєю Johnson Matthey Battery Systems 21.8 В:

Свинцево-кислотний літій-іонний: номінальна напруга ~24 В, кількість батарей 2 1, розміри ~400 x 165 x170 мм (2 батареї) 140 x 170 x 177 мм, вага 31 кг (2 батареї) 7 кг, ємність 50 Ач 49 Ах

Johnson Matthey Battery Systems є провідним виробником літій-іонних акумуляторів для AGV, AMR та очисних машин. Компанія пропонує широкий вибір літій-іонних опцій, розроблених відповідно до конкретних потреб клієнта, усі вони виготовлені в Європі з використанням високоякісних компонентів і гарантовано мають виняткову продуктивність. Європейський виробник із широким спектром послуг, включаючи тестування та валідацію, які надаються під одним дахом. Власні лабораторії дозволяють Johnson Matthey пропонувати клієнтам вдосконалене та економічно ефективне тестування разом із сертифікацією акумуляторів.