Конструкция тяговой литиевой батареи состоит из корпуса, электронной платы управления (BMS), аккумуляторных элементов (ячеек). Корпус представляет собой металлический ящик, лоток или поддон. Он защищает аккумулятор и электронную плату от повреждений, а также может оснащаться системой терморегуляции. Плата BMS отвечает за то, чтобы параметры литиевой батареи (прежде всего, напряжение и температура ячеек) не выходили за пределы рабочего диапазона. Главную роль в системе играют аккумуляторные элементы, которые могут отличаться по химсоставу и форм-фактору.
Химический состав
Для вилочных погрузчиков актуальны два варианта: LFP (LiFePO4) или NMC (LiNixMnyCozO2). Первый химический состав более безопасный, стабильный, а второй дает на 50-70% большую плотность энергии.
| Химсостав аккумуляторной ячейки | LFP | NMC |
| Рабочее напряжение (макс./сред./мин.), В | 3,65 / 3,3 / 2,6 | 4,2 / 3,7 / 3 |
| Плотность энергии, Вт·ч/кг | 90–160 | 150–280 |
| Срок службы, циклов до потери 20% ёмкости | 2000–7000 | 1000–3000 |
| Тепловой разгон, °С | 270 | 210 |
Форм-фактор
Для тяговых литиевых аккумуляторов вилочных погрузчиков применяется две формы элементов: цилиндрические и призматические. Цилиндрические ячейки появились первыми, но все еще популярны. Они отличаются высокой стойкостью к внутренним напряжениям, ударным воздействиям, лучше переносят работу в жарких условиях. Недостатки цилиндрических элементов:
- низкая плотность упаковки из-за пустот ограничивает номинальную емкость,
- большой вес аккумуляторной батареи.
Впрочем, эти недостатки не критичны, поскольку большинство электропогрузчиков работают недалеко от зарядных станций, а также нуждаются в дополнительном весе для повышения устойчивости к опрокидыванию.
Призматические элементы позволяют делать более легкие, компактные литиевые батареи. Они считаются более предпочтительными для вилочных погрузчиков. Причины следующие:
- Повышение номинальной емкости. У призматиков лучшее соотношение мощности и энергии на единицу объема.
- Оптимальное использование пространства аккумуляторного отсека. Между призматическими ячейками нет пустот. Освободившееся пространство можно использовать для утяжелителей (противовеса вилочного погрузчика), радиаторов, вентиляторов, нагревателей, встроенного зарядного устройства или других опций.
- Прочные контакты для надежного соединения с другими ячейками. Это важный фактор при работе в условиях повышенной вибрации. Например, на плохих полах или в вилочных погрузчиках с твердыми литыми шинами.
К недостаткам призматических литиевых элементов можно отнести:
- худший теплообмен (проблема решается установкой системы терморегуляции),
- предрасположенность к деформации в условиях высокого внутреннего давления.
Вердикт
В целом, призматики LFP кажутся более предпочтительными, однако это не универсальное решение. Владельцы электрических вилочных погрузчиков могут получить некоторые преимущества от того или иного типа литиевых аккумуляторных элементов. Внимание нужно обращать на химический состав, форм-фактор ячеек. Надеемся, что эта статья поможет выбрать оптимальную литий-ионную батарею.