锂离子电池常用于消费性产品和电动车辆中。这项技术已然成熟并且价格变得越来越有竞争力。如今,这一技术也成为越来越多严苛应用的一种选择。铲车用锂离子电池技术领域的先驱——Alelion Energy Systems 致力于在材料搬向可持续性转变的过程中发挥关键作用。

“锂离子电池正在取代铅蓄电池,成为蓄能领域的第一选择。锂离子电池技术是一种截然不同的技术,比传统技术要先进得多。这种电池更容易搬运,需要进行的维护更少,并且可以源源不断地节省成本。从可持续的角度来说,锂离子电池要出色得多,”Alelion Energy Systems 首席执行官 Daniel Troedsson 如是说。

“锂离子电池由于不含铅和硫酸等有毒物质,因此很环保。相比传统技术,这种电池寿命更长,能效更高,因此也减少了碳足迹。”

适合严苛应用

在手持式动力工具领域,锂离子技术很成熟,此类电池常用于移动电话、平板电脑、草坪修剪机、绿篱修剪机、割草机、钻机和电动自行车等消费性产品中。此外,电动车辆和混合动力车辆中也不乏其身影;丰田普锐斯已改为使用锂离子电池,特斯拉 S 型推出伊始便使用锂离子电池。另外,许多严苛应用领域的重型设备也是由锂离子电池供电,例如混合动力飞机牵引车(详情见“混合动力飞机牵引车”一文)。

“随着效率的改进,各种新机会不断涌现。Alelion 对于材料搬运领域格外有兴趣,在过去两年内,我们已推出了在电动铲车中使用的锂离子电池。尽管这种电池的价格比其他技术贵,但考虑到种种优点,进行这样的投资是值得的。我们相信,随着产量的提高和效率更高的制造工艺的问世,未来五年内锂离子电池价格会降低一半,”Daniel Troedsson 说道。

仓储和运输用电瓶车

“多家主流的铲车制造商来找我们,希望使用我们的电池解决方案。电瓶车电池的设计自然非常出色,这个市场每年的规模高达 420 亿瑞典克朗,并且市场的扩张潜力非常大,”Daniel Troedsson 表示。

Alelion 建造了模块化电池系统,这种系统能对客户的产品进行优化。电池主要由亚洲的分包商制造,但电池构造和系统集成在该公司位于默恩达尔的工厂以及由瑞典的合约制造商完成。Alelion 的客户既有产品制造商,也有电池的最终用户,这些客户主要分布在欧洲。公司的焦点放在材料搬运上,此类应用中需要使用高效、使用寿命长并且可持续的解决方案。

“只有为数不多的竞争对手能提供成品,但是任何竞争对手都无法与我们在铲车行业中的地位相匹敌。我们率先在市场中推出了 48 伏铲车电池,而后又推出了多款针对特定应用的 24 伏电池。有一个例子看起来也许会有点奇怪,那就是法国最著名的香槟酒坊之一将他们现有电瓶车中的电池更换为我们的电池。乳品工业中的无人驾驶车也使用了我们的电池。”Daniel 说。

alelion2“从技术角度来说,这个系统包含锂离子电池、机械构件、电子装置和软件。所有的一切都封装在一个坚固的钢制托盘中,并且可以根据客户要求量身定制系统。我们还开发了一种叫做 BMS 的控制软件,也就是‘电池管理系统’。这款软件可以监测和平衡电池以确保最佳性能,同时与周围的系统通信。比方说,电瓶车驾驶员可以获取充电状态和使用统计数据等信息。

BMS 确保系统在安全的温度范围内运行。它还能调整放电,确保放电均匀进行,也即所有相连的电池同时放电。这一点很重要,因为只要其中任何一个电池有电,电池组就会继续放电。但如果某个电池在电已耗完的情况下继续放电,电池就会受损。电池是像锁链一样串联的,出现一个薄弱环节可能会导致整个电池发生故障”。

环保且运营成本更低

根据 Daniel Troedsson 的观点,相比铅酸电池,锂离子电池具有下列优势:

  • 能量密度更高——锂离子电池单位重量蕴藏的能量更多,因此某些应用中完全可以使用尺寸更小的电池。由铅酸电池提供动力的智能电话需要使用重达一磅左右的电池。
  • 使用寿命更长——铲车中使用的铅酸电池平均寿命长达四年,而锂离子电池长达十年。甚至比卡车本身的预计寿命(大约八年)还长,这也就意味着无需更换电池。
  • 高能效——锂离子电池技术比传统技术的能效通常要高出 30-40%,因此耗电量也相应降低。
  • 免维护——铅酸电池每年需要进行维护,并且要定期加水;如果不进行有计划的维护,这种电池就无法达到可能的服务寿命。而 Alelion 的锂离子电池无需维护,BMS 软件会自动监测电池状态。
  • 更坚固——由于 BMS 的存在,卡车驾驶员很难因误用而损坏锂离子电池。而铅酸电池有可能意外损坏。
  • 无需单独的充电房——与铅酸电池不同,锂离子电池在充电时不会产生氢气。
  • 对气候影响更小——在同样的蓄能容量下,制造铅酸电池需要使用更多的资源和原料。如果考虑到锂离子电池的寿命要比铅酸电池长这一点,那么个中差别还会大 2 到 4 倍。提取铅的过程对能源的需求很大,并且会排放气体。
  • 循环利用——根据 IVL 瑞典环境科学研究院进行的使寿命周期评估,相比铅酸电池技术,锂离子电池能耗更低,碳效率更高,导致的污染更少。Alelion 所使用的电池中包含锂、钴、镍、锰、铜和铝。在这些元素中,主要是提取铜和铝会导致环境问题,因此循环利用耗完电的锂离子电池很重要。锂离子电池具有良好的再循环能力;例如铝外壳可以在品质不降级的情况下循环利用多次。

“许多人意识到气候变化以及其他环境问题不能只是拱手旁观。并且越来越多的公司也开始明白,采取可持续措施不仅事关责任,同时也会创造商业价值。”

“我们的电池对环境影响更小,并且有助于电瓶车制造商大幅节省运行成本。我们的产品能够将二氧化碳排放量降低 30%,将致癌物排放量降低 90%。此外还可以节省电费和运行成本数十万瑞典克朗——这是一个很大的卖点。”Daniel Troedsson 表示。

本文发表于 2016 年 5 月。