Sức hấp dẫn của pin Lithium-ion cho thiết bị xử lý vật liệu đang tăng lên. Chúng sẽ bị giới hạn trong các ứng dụng thích hợp, hoặc cuối cùng chúng có thể thay thế pin axit chì?
Xe nâng chạy bằng pin lithium-ion đầu tiên xuất hiện lần đầu tiên tại Nhật Bản vào năm 2008. Xe nâng tay điện Pallet và phương tiện tự động (AGV) chạy bằng pin lithium-ion đã được sử dụng nhiều ở châu Âu trong vài năm nay. Sức hấp dẫn của pin lithium-ion và hệ thống quản lý pin có thể cao, nhưng doanh số vẫn chậm.
Những người ủng hộ nguồn năng lượng hiệu quả cao, dày đặc này nói rằng điều đó sắp thay đổi. Trong vài năm qua, các nhà sản xuất và thiết kế pin, bộ sạc và xe nâng đã thử nghiệm pin lithium-ion (viết tắt là li-ion), và một số hiện đang có sẵn trên thị trường. Mặc dù người ta thường đồng ý rằng pin li-ion rất hứa hẹn cho các ứng dụng xử lý vật liệu, bao nhiêu thị trường mà cuối cùng họ sẽ nắm bắt được là không chắc chắn.
Một lý do cho sự quan tâm ngày càng tăng đối với pin li-ion là chúng có mật độ năng lượng rất cao. Chúng cũng có sức hấp dẫn bởi vì chúng không cần tưới nước và không thải khí, ông nói. Và, không giống như một số nguồn năng lượng thay thế khác, ông nói thêm, pin lithium-ion “có một chút yếu tố tiện lợi vì chúng sử dụng cùng một lưới điện mà mọi người thường sử dụng”; nói cách khác, quá trình sạc sẽ quen thuộc với các nhà khai thác. Các pin lithium-ion nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều so với các đối tác axit chì của chúng có lẽ là sức hấp dẫn lớn nhất của pin lithium-ion.
Ngoài ra, pin li-ion có thể được sạc theo cơ hội trong thời gian nghỉ của người vận hành mà không ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ pin, có thời gian chạy lâu hơn nhiều so với các đối tác axit chì của họ và có thể được sạc nhanh. Điều đó có nghĩa là không cần phải trao đổi pin trong khi thay đổi hoặc tháo pin, ngay cả trong hoạt động 24/7.
Pin li-ion có thể được sạc nhanh như thế nào? Phần lớn phụ thuộc vào tính chất hóa học cụ thể của vật liệu bên trong, nhưng Trineuron, nhà cung cấp pin cho AGV của Bỉ, trong số các ứng dụng khác, tuyên bố rằng công nghệ nano-titanate oxit mà nó thích nghi từ thị trường lưu trữ năng lượng và ô tô cho phép sạc đầy trong chưa đầy chín phút và tổng thời gian sạc cho AGV với bất kỳ loại pin li-ion nào thường là ít hơn một giờ mỗi ngày. Trên trang web của mình, công ty đã trích dẫn ví dụ về một nhà phân phối thực phẩm của Bỉ đã đặt 30 Jungheinrich AGV với pin li-ion để làm việc trong một nhà kho mới và tiết kiệm dự án 1 triệu euro (khoảng 1,1 triệu USD) do thời gian sạc ngắn hơn và thấp hơn chi phí điện.
Các nhà phân phối thực phẩm và đồ uống cũng như những người chơi trong ngành tạp hóa đặc biệt quan tâm đến Sức hấp dẫn của pin Lithium-ion vì chúng duy trì công suất ở nhiệt độ lạnh tốt hơn so với pin axit-chì thông thường.
Một mối quan tâm là khi nhu cầu về thiết bị di động và xe điện và hybrid tăng lên, có thể có nhiều cạnh tranh hơn đối với nguyên liệu thô của pin. Liti được thu hồi từ nước muối trong các hồ và căn hộ bị nhiễm mặn hoặc được chiết xuất từ đá cứng bằng phương pháp khai thác lộ thiên hoặc khai thác ngầm. Các khu vực sản xuất chính là Chile, Argentina, Úc, Trung Quốc và Zimbabwe, và ở mức độ thấp hơn là Nevada. Không có nguy cơ thiếu hụt ngay lập tức, nhưng bất cứ khi nào thị trường trở nên phụ thuộc vào một nguyên liệu có nguồn gốc ở một số khu vực xa xôi, có lý do để thận trọng.
Sau khi được chiết xuất, lithium được kết hợp với các khoáng chất và hóa chất khác nhau để tạo ra vật liệu được sử dụng trong pin. “Công thức” nào được sử dụng tùy thuộc vào ứng dụng pin. Điều đó có tác động đến sự an toàn, một sự cân nhắc chính cho người dùng pin. Mọi người đều nghe về pin máy tính xách tay và pin điện thoại quá nóng hoặc bị cháy, bốc cháy hoặc nổ tung, một hiện tượng được gọi là “chạy trốn nhiệt”. Nhưng pin xe nâng khác với pin được sử dụng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng, và các nhà sản xuất và lắp ráp pin có uy tín rất siêng năng về sự an toàn của sản phẩm.
Trên thực tế, một hệ thống quản lý pin được thiết kế phù hợp là cần thiết khi có liên quan đến ion lithium. Trong một cuộc thảo luận về an toàn trên trang web của mình, Lithium Balance của Đan Mạch nói rằng pin li-ion không chịu được quá tải và hoạt động an toàn đòi hỏi phải theo dõi liên tục để bảo vệ bộ pin khỏi dòng chảy quá mức, cũng như mạch chuyển đổi để kết nối và ngắt kết nối pin từ tải điện. Một hệ thống quản lý pin nên cung cấp các điều khiển này.
Bởi vì pin lithium-ion có khả năng “tắt” mạnh, các nhà khai thác sẽ không thấy sự suy giảm hiệu suất mà họ gặp phải với pin axit-chì. Họ sẽ cần loại cảnh báo điều khiển các hệ thống trên pin lithium-ion trong các ứng dụng tiêu dùng cung cấp, nhưng xe nâng được thiết kế cho pin truyền thống “không được thiết lập để lắng nghe kiểu giao tiếp đó”. Hangcha đang dành các nguồn lực đáng kể để phát triển và thử nghiệm giao diện liên lạc giữa pin xe nâng và pin li-ion, với hy vọng nó sẽ trở thành một tiêu chuẩn công cộng.
Một nhược điểm tiềm năng khác của pin li-ion khi được sử dụng trong xe nâng công nghiệp là sự khác biệt đáng kể về trọng lượng giữa các đơn vị xe nâng pin lithium-ion và các đối tác axit-chì của chúng. Mặc dù sự nhẹ nhàng có thể là một lợi thế vào những thời điểm, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp ô tô, nhiều xe nâng phụ thuộc vào pin axit-chì nặng để tải đối trọng và trọng lượng của người vận hành,. Nếu nhà sản xuất phải tăng thêm trọng lượng nặng cho xe tải ngoài pin li-ion và khoang của nó, thì “nó có khả năng ảnh hưởng đến tính kinh tế của thiết kế và sản xuất xe”i.
Vì lý do đó, pin lithium-ion phần lớn đã được chuyển xuống xe nâng pallet và AGV. Pin lithium-ion cũng đi kèm với một mức giá đắt đỏ, yếu tố lớn nhất duy nhất cản trở việc áp dụng lithium-ion trong các ứng dụng xử lý vật liệu. Giá xe nâng là dao động, nhưng hiện tại, chênh lệch giá là “trong phạm vi gấp bốn đến năm lần chi phí axit chì khi tính trên cơ sở mỗi giờ”. Tuy nhiên, những người đề xuất phản bác rằng li-ion thực sự so sánh khá thuận lợi về tổng chi phí trọn đời, nhờ mật độ năng lượng, đặc tính không cần bảo trì, yêu cầu điện thấp, năng suất cao và tuổi thọ gấp ba đến năm lần so với axit chì tương đương pin.
Bất kể lợi ích tiềm năng là gì, lithium-ion sẽ không đi đến đâu trừ khi các nhà sản xuất xe nâng và AGV chấp nhận sử dụng chúng trong các mẫu xe riêng lẻ được bán ở các thị trường cụ thể. Đó là một quá trình nhất thiết phải nghiêm ngặt và tốn thời gian vì cả sự an toàn của khách hàng và tính toàn vẹn của sản phẩm đều bị đe dọa.
Khi được hỏi thị trường pin lithium-ion sẽ ở đâu sau 5 năm nữa, các chuyên gia mà chúng tôi tham khảo cho bài viết này đã thận trọng trong các đánh giá của họ.
Nhiều người tin rằng sẽ cần nhiều nghiên cứu và thử nghiệm hơn nữa để đảm bảo rằng pin của cả hai thiết kế hiện tại và tương lai đã được kết hợp đúng với các ứng dụng xe nâng cụ thể. Nhưng nếu giá giảm, ông hy vọng rằng trong vòng năm năm, doanh số sẽ “ít nhất bằng với pin nhiên liệu”.
Trong khi đó, có người nhìn thấy các khả năng trong lithium-ion, nhưng hiện tại công ty chỉ sử dụng nó trong các ứng dụng phi động cơ. “Cho đến khi chi phí giảm, chúng tôi sẽ coi đó là một công nghệ mới nổi”.
Việc các nhà sản xuất xe nâng đang thuê nhân viên đặc biệt để hỗ trợ lithium-ion và các công nghệ mới khác cho thấy họ tin rằng sự chấp nhận sẽ tăng lên. “Tôi hy vọng rằng trong năm năm tới, thử nghiệm sẽ tiếp tục và khi mọi người trở nên tin tưởng hơn vào lợi ích chung của các công nghệ mới hơn, lithium-ion sẽ được chấp nhận như là một thay thế chính cho axit chì”.
Các nguồn năng lượng thay thế sẽ giành được thị phần vì họ chứng minh rằng họ có thể giải quyết các vấn đề của khách hàng với chi phí cạnh tranh. Việc lai axit chì với các công nghệ khác như siêu tụ điện, cùng với các giải pháp quản lý pin được cải tiến, có thể mang lại sức mạnh có ý nghĩa và tăng hiệu quả. Sức hấp dẫn của pin Lithium-ion có thể nhận được một số sự chú ý xứng đáng, nhưng các giải pháp liên quan đến pin axit-chì truyền thống dự đoán, “là những gì sẽ được áp dụng cho phần lớn đáng kể của thị trường xe nâng.”
