Почему литий-ионные батареи показывают лучшие результаты в условиях морозильных камер на складах?

В условиях стремительного развития логистики холодовой цепи, электронной торговли свежими продуктами питания и фармацевтического складского хозяйства, холодильные склады (работающие при температуре -20℃ или даже -30℃) стали критически важными средами применения для вилочных погрузчиков и складского оборудования. В таких экстремально низких температурах производительность и надежность традиционных свинцово-кислотных батарей часто значительно снижаются, в то время как литиевые батареи (в частности, литий-железо-фосфатные, LiFePO₄) все чаще становятся предпочтительным решением для электропитания в холодильных складах.

Литиевые батареи обеспечивают непрерывную работу в многосменном режиме без необходимости частой замены, что исключает связанные с этим затраты. Перерывы или периоды простоя могут быть использованы для быстрого пополнения запасов энергии за счет коротких промежуточных сеансов зарядки. Зарядка больше не концентрируется в одном временном интервале, а распределяется в течение дня, экономя ценное время в рабочих процессах. Кроме того, интеллектуальное управление зарядкой эффективно избегает пиковых периодов потребления электроэнергии, предотвращая высокие затраты на электроэнергию.

Литиевые батареи также способствуют снижению энергопотребления и выбросов углекислого газа. Они демонстрируют минимальные потери энергии при хранении, достигая КПД выше 95%. Меньший вес литиевых батарей снижает общий вес оборудования, что приводит к снижению энергопотребления примерно на 21%. Снижение общего веса также положительно влияет на износ таких компонентов, как колеса. Еще одним существенным преимуществом для пользователей является то, что промышленные вилочные погрузчики, работающие на литиевых батареях, не испытывают снижения производительности при перепадах температуры, в отличие от свинцово-кислотных батарей. Подача энергии остается стабильной и быстро восстанавливается в периоды простоя.

Таким образом, технология литий-ионных батарей особенно хорошо подходит для процессов, требующих оперативного реагирования, таких как логистика продуктов питания. В пищевой промышленности товары обычно делятся на сухие, свежие и замороженные: сухие продукты хранятся при комнатной температуре; свежие продукты, такие как молочные продукты, колбасы, мясо, рыба, фрукты и овощи, требуют хранения при температуре от 2℃ до 8℃ и быстрой обработки из-за короткого срока годности; в то время как замороженные продукты и мороженое должны храниться при температуре -18℃ или даже ниже.

Низкие температуры и перепады температур влияют не только на работу погрузчиков, но и напрямую на производительность аккумуляторов. Низкие температуры ускоряют разряд батареи, что приводит к снижению выходной мощности. Как правило, чем ниже температура, тем меньше емкость батареи. Например, свинцово-кислотные батареи достигают максимальной емкости при температуре электролита 30℃, а при -20℃ их полезная емкость падает до 55%. В условиях низких температур свинцово-кислотные батареи требуют значительно большего времени зарядки из-за сниженной способности поглощать энергию, а зарядка может даже стать невозможной при температурах ниже нуля. Следовательно, свинцово-кислотные батареи обычно необходимо хранить и заряжать при комнатной температуре. Для условий глубокой заморозки часто необходимо устанавливать две сменные батареи на устройство, то есть для ротации требуется три свинцово-кислотные батареи на устройство. Кроме того, свинцово-кислотные батареи требуют более тщательного обслуживания и ухода в условиях низких температур.

В условиях низких температур скорость химической реакции свинцово-кислотных батарей значительно замедляется, что может привести к снижению эффективной емкости на 30–50%. Это может вызвать такие проблемы, как недостаточная мощность и медленный подъем грузов в погрузчиках. В отличие от них, литий-ионные батареи поддерживают более стабильное выходное напряжение и демонстрируют меньшее снижение мощности в условиях низких температур, обеспечивая более надежную работу при запуске, разгоне и работе под полной нагрузкой. Это позволяет погрузчикам эффективно работать в холодильных камерах, значительно повышая общую производительность.

Во-вторых, литий-ионные батареи имеют полностью герметичную конструкцию и не содержат свободно циркулирующего жидкого электролита. Это принципиально исключает такие риски, как замерзание, расширение и утечка электролита, которые часто встречаются в свинцово-кислотных батареях при низких температурах, что значительно повышает безопасность и надежность при длительном использовании в условиях низких температур.

Более того, Литиевые батареи поддерживают быструю зарядку и подзарядку в свободное время (т.е. подзарядку во время перерывов). Это исключает необходимость замены батарей или создания специальных батарейных помещений. Благодаря этому погрузчики работают круглосуточно, что делает их особенно подходящими для логистики с высокой интенсивностью и соблюдением температурного режима, где важна скорость.

С точки зрения обслуживания, литиевые батареи не требуют обслуживания, не нуждаются в доливке воды, выравнивающей зарядке и не образуют коррозийного или кислотного тумана. Это не только снижает сложность и риски для безопасности, связанные с обслуживанием в условиях низких температур, но и значительно уменьшает трудозатраты и эксплуатационные риски.

Хотя литий-ионные батареи требуют больших первоначальных инвестиций, срок их службы может достигать 3000–5000 циклов, что значительно превышает типичные 800–1500 циклов свинцово-кислотных батарей. В сочетании с меньшей частотой замены, сниженными затратами на техническое обслуживание и более высокой степенью использования оборудования, литий-ионные батареи обеспечивают более выгодную общую стоимость владения (TCO) на протяжении всего срока службы в системах холодного хранения.

Современные литиевые батареи, как правило, оснащены усовершенствованными системами управления батареями (BMS), способными осуществлять мониторинг температуры, напряжения, тока и состояния заряда/разряда батареи в режиме реального времени. При слишком низких температурах система может автоматически ограничивать зарядку или активировать функции подогрева, обеспечивая безопасную и стабильную работу в условиях экстремально низких температур.

С точки зрения энергоэффективности, литий-ионные батареи обычно достигают коэффициента преобразования энергии, превышающего 95%, что значительно превосходит показатели свинцово-кислотных батарей. Это не только помогает снизить затраты на электроэнергию и минимизировать потери тепла, но и повышает общую эффективность использования энергии в холодильных складах.

В экстремальных условиях эксплуатации холодильных складов литиевые батареи, благодаря своим превосходным характеристикам при низких температурах, высокой эффективности зарядки, длительному сроку службы и надежным гарантиям безопасности, значительно превосходят традиционные свинцово-кислотные батареи и стали основной движущей силой интеллектуальной и эффективной модернизации логистики холодовой цепи. Благодаря постоянным прорывам в материальных технологиях и стабильному снижению производственных затрат, применение литиевых батарей в условиях холодильных складов будет становиться все более распространенным, обеспечивая более надежную энергетическую поддержку для таких сфер жизни людей, как безопасность пищевых продуктов и медицинское обслуживание.