Pour aider nos clients à mieux comprendre les différences entre les batteries de chariot élévateur au lithium-ion et au plomb-acide, nous avons spécialement invité Peter Tang, ingénieur R&D sur les batteries de chariots élévateurs, à présenter cette session.
Il fournira une explication-à-facile à comprendre du point de vue d'un expert, appuyée par des données réelles et des tableaux de comparaison clairs et informatifs, pour aider les clients à prendre des décisions éclairées lors de leurs achats.batteries de chariot élévateur.
Batterie de chariot élévateur au lithium et batterie au plomb-acide : comparaison structurelle
Structurellement, les principales différences entre les batteries au lithium-ion et les batteries au plomb-acide résident dans la structure de la cathode, de l'anode, de l'électrolyte et du séparateur interne.
| Composant | Batterie au lithium-ion | Batterie au plomb-acide |
|---|---|---|
| Matériau cathodique | Comprend principalement des composés actifs du lithium tels que l'oxyde de lithium-cobalt (LCO), l'oxyde de lithium-manganèse (LMO), l'oxyde de lithium-nickel-cobalt-manganèse (NMC) et le phosphate de fer et de lithium (LFP). | Dioxyde de plomb (PbO₂) |
| Matériau de l'anode | Composés d'intercalation au lithium-carbone (matériaux à base de graphite-) | Éponge-semblable au plomb pur (Pb) |
| Électrolyte | Solvants à base de carbonate-contenant de l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF₆) ; Les batteries au lithium polymère utilisent des électrolytes polymères en gel | Solution d'acide sulfurique diluée composée d'acide sulfurique pur d'une densité de 1,84 g/cm³ et d'eau distillée d'une densité de 1,24 à 1,31 g/cm³ |
| Séparateur | Membrane polymère spécialement formée | Plaques séparatrices |
| Boîtier / Boîtier | Disponible en boîtier en acier, boîtier en aluminium, boîtier en acier-nickelé, film plastique en aluminium-et autres matériaux. | Fabriqué principalement à partir de caoutchouc dur et de matières plastiques |
Matériaux cathodiques
Les batteries au lithium-ion utilisent principalement des composés contenant du lithium-tels que le lithium fer phosphate (LiFePO₄) et les matériaux ternaires (NMC) comme matériaux actifs.
Dans l'industrie des chariots élévateurs, le système au lithium fer phosphate est actuellement le choix courant car il offre une stabilité thermique plus élevée et une durée de vie plus longue, ce qui le rend mieux adapté aux exigences opérationnelles de longue durée-et à haute-fréquence des véhicules industriels.
En revanche, les batteries au plomb-acide utilisent principalement du dioxyde de plomb (PbO₂) comme matériau de cathode. Bien que cette technologie soit mature et rentable-, son efficacité de conversion d'énergie et ses performances de cycle sont relativement limitées, et elle est sujette à une dégradation de sa capacité lorsqu'elle est soumise à une utilisation à long-terme et à haute-intensité.
Structure de l'électrode négative
En termes de structure d'électrode négative, les batteries lithium-ion utilisent du graphite comme matériau. Les processus de charge et de décharge sont réalisés grâce à l'insertion et à l'extraction d'ions lithium entre les électrodes positives et négatives. Ce mécanisme permet aux batteries lithium-ion d'atteindre une densité énergétique plus élevée et de prendre en charge des vitesses de charge plus rapides.
En revanche, les batteries au plomb-acide utilisent du plomb pur spongieux comme électrode négative. Ils génèrent de l'énergie électrique grâce à une réaction chimique entre le plomb et l'acide sulfurique ; cependant, cette réaction produit des dépôts de sulfate de plomb, qui peuvent facilement conduire à une sulfatation des plaques après un cycle prolongé, réduisant ainsi la capacité de la batterie.
Électrolyte
L'électrolyte constitue également l'une des principales différences entre les deux types de batteries : les batteries au lithium-ion utilisent un électrolyte organique contenant de l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF₆), qui permet le transfert d'énergie grâce à la migration rapide des ions lithium ; Les batteries de chariot élévateur au lithium fer phosphate, quant à elles, intègrent un système avancé de gestion de batterie qui surveille la tension, la température, le courant et l'état de charge en temps réel, améliorant ainsi la sécurité opérationnelle.
En revanche, les batteries au plomb-acide utilisent de l'acide sulfurique dilué comme électrolyte. Bien qu'ils présentent une conception simple et fiable, ils nécessitent une attention particulière à l'entretien de l'électrolyte et peuvent produire du gaz pendant la charge et la décharge. Par conséquent, les chariots élévateurs alimentés par des batteries au plomb- doivent être chargés dans des zones de chargement désignées avec une ventilation adéquate.
Séparateurs et structure interne
En termes de séparateurs et de structure interne, les batteries lithium-ion utilisent des séparateurs polymères pour isoler les électrodes positives et négatives tout en laissant passer les ions lithium.
Les batteries de chariot élévateur au lithium-ion intègrent également des conceptions de sécurité à plusieurs niveaux-, telles qu'une protection contre les courts-circuits-, une protection contre la température et les fonctions de gestion active d'un système de gestion de batterie. En revanche, les batteries au plomb-acide utilisent une structure de séparation qui isole physiquement les électrodes positives et négatives pour empêcher tout contact direct ; leur conception globale est davantage axée sur la protection mécanique, ce qui se traduit par un niveau d'intelligence inférieur.
Conception du boîtier
En termes de conception du boîtier, les batteries de chariot élévateur au lithium-ion peuvent être équipées de boîtiers composites en acier, en aluminium ou en aluminium-plastique en fonction des exigences de l'application, et peuvent être personnalisées pour s'adapter à l'espace disponible dans le chariot élévateur.
Pour une même capacité, les batteries au lithium-ion pèsent moins que les batteries au plomb-acide, libérant ainsi plus d'espace pour la charge utile ; Les batteries au plomb-acide, quant à elles, utilisent principalement des boîtiers en caoutchouc dur ou en plastique, et comme le plomb est un matériau lourd, l'ensemble de la batterie a tendance à être à la fois encombrant et lourd.
Batterie au lithium pour chariot élévateur par rapport à la batterie au plomb- : principales différences de performances
Tout le monde dit que les chariots élévateurs au lithium-ion sont meilleurs que les chariots élévateurs au plomb-acide, mais qu'est-ce qui les rend exactement meilleurs ? Les premières choses qui viennent à l’esprit sont une durée de vie plus longue, une plus grande autonomie et un système de gestion intelligent supplémentaire de la batterie qui offre une protection complète. Bien qu’il s’agisse certainement de facteurs, nous devons les étayer avec des données réelles.
| Article de comparaison | Batterie au lithium-ion | Batterie au plomb-acide |
|---|---|---|
| Chargement et déchargement | Les batteries au lithium prennent en charge la charge et la décharge à courant élevé-, ce qui permet de les recharger pendant leur utilisation. Dans les mêmes conditions, leur vitesse de charge est 4 à 5 fois plus rapide que celle des batteries au plomb-acide. | Ne peut pas prendre en charge la charge rapide. |
| Effet mémoire de charge | Les batteries au lithium n'ont pas d'effet mémoire et peuvent être chargées de manière aléatoire ou par intermittence sans affecter la durée de vie de la batterie. Cela permet un réapprovisionnement énergétique efficace pendant les pauses de travail et améliore la planification opérationnelle. De plus, ils ont des pertes d'énergie de charge et de décharge inférieures et peuvent maintenir la puissance de sortie nominale quelle que soit la capacité restante. | Les batteries au plomb-acide ont un effet mémoire. Une charge aléatoire ou intermittente peut sérieusement endommager la batterie et réduire sa durée de vie. Les batteries au plomb-acide des chariots élévateurs nécessitent également une charge d'égalisation régulière, ce qui rend la planification des travaux plus difficile. |
| Durée de vie | Supérieur ou égal à 3 000 cycles | 500 à 800 cycles |
| Plage de température de fonctionnement | -25 degrés à 60 degrés, avec une plage de température de fonctionnement plus large | -10 degrés à 60 degrés, avec de mauvaises performances à basse température |
| Efficacité opérationnelle | Sans entretien-et prend en charge une charge rapide, ce qui le rend adapté aux opérations sur plusieurs-équipes. La charge d'opportunité élimine le temps de remplacement de la batterie et réduit les risques pour la sécurité. | Nécessite un entretien fréquent, y compris un remplissage régulier d'eau distillée et des contrôles d'électrolyte, ce qui augmente les coûts de main-d'œuvre, les temps d'arrêt et les dépenses d'exploitation. |
| Coût d'investissement initial | Coût initial plus élevé que celui des batteries au plomb-, mais coûts de maintenance et d'électricité nettement inférieurs. Une durée de vie plus longue offre une meilleure valeur à long terme-. | Coût d’investissement initial inférieur à celui des batteries au lithium, mais consommation d’énergie plus élevée, coûts de maintenance plus élevés et durée de vie plus courte. |
| Impact environnemental | Un produit issu d'une nouvelle technologie énergétique, ne contenant aucune substance nocive et plus respectueux de l'environnement. | Lors de sa fabrication et de son utilisation, il peut libérer des substances nocives telles que le plomb, le dioxyde de soufre, le mercure et le cadmium, provoquant une pollution de l'environnement. |
Batterie au lithium pour chariot élévateur et batterie au plomb-acide : comparaison des spécifications
| Article de comparaison | Batterie au lithium-ion | Batterie au plomb-acide |
|---|---|---|
| Densité d'énergie gravimétrique (Wh/kg) | 130–160 | 50–60 |
| Densité d'énergie volumétrique (Wh/L) | 180–250 | 60–90 |
| Durée de vie | Supérieur ou égal à 3 000 cycles | 500 à 1 500 cycles |
| Tolérance de surcharge | Moyenne | Mieux |
| Plage de température de fonctionnement | -25 degrés à 60 degrés | -10 degrés à 60 degrés |
| Impact environnemental | Respectueux de l'environnement | Pollution aux métaux lourds |
| Capacité de charge rapide | Prend en charge la charge rapide | Ne convient pas à une charge rapide |
