薄板純鉛 (TPPL) 電池仍在用于電動(dòng)叉車的動(dòng)力。但這種情況會(huì)一直持續(xù)下去嗎？OneCharge 公司的 Max Khabur 對(duì)此進(jìn)行了分析。

一提到電動(dòng)汽車的動(dòng)力，人們馬上就會(huì)想到鋰電池。然而，設(shè)備原始設(shè)備制造商在使用鋰電池時(shí)有時(shí)會(huì)面臨價(jià)格較高的挑戰(zhàn)。然而，在物料搬運(yùn)應(yīng)用中，特別是叉車應(yīng)用中，這是一個(gè)不利因素，尤其是對(duì)小型車隊(duì)而言。

在電動(dòng)叉車車隊(duì)中仍在使用的一種替代品是薄板純鉛（TPPL）電池，它仍然是用于此類設(shè)備的最先進(jìn)的電池技術(shù)之一。

與所有鉛酸蓄電池一樣，TPPL 技術(shù)由懸浮在外殼內(nèi)的水和硫酸電解質(zhì)溶液中的鉛板組成。不過，TPPL 的極板特別薄，因此電池中的極板數(shù)量更多，反應(yīng)表面積更大。與普通浸沒式鉛酸（FLA）電池相比，TPPL 電池的內(nèi)阻更低、能量損失更小、充電速度更快、電流輸出更大、電壓降更低。

與 FLA 技術(shù)相比，TPPL 電池（本身就是吸水玻璃氈（AGM）電池的改進(jìn)版）具有更多優(yōu)勢(shì)。例如，它們是密封電池，因此不需要定期維護(hù)。氣體排放也減少了。最后，循環(huán)壽命更長(zhǎng)，尤其是當(dāng)電池反復(fù)進(jìn)行微循環(huán)放電后再進(jìn)行部分充電時(shí)。

與鋰電池相比的缺點(diǎn)

不過，即使有了最新的改進(jìn)，TPPL 電池與鋰電池相比仍有缺點(diǎn)。首先，TPPL 電池的能量密度較低。鉛板估計(jì)占電池重量的 40% - 60%，導(dǎo)致能量密度較低。因此，對(duì)于需要更多能量以保持單個(gè)電池組順利進(jìn)行多班操作的高要求應(yīng)用，TPPL 電池?zé)o法與同類鋰電池競(jìng)爭(zhēng)。

在極端溫度下，TPPL 電池的導(dǎo)電性也會(huì)急劇下降。硫酸溶液的電導(dǎo)率在超過 32°C (90°F) 和低于 15°C (60°F) 時(shí)會(huì)急劇下降。TPPL 電池在 -6°F (-21°C) 時(shí)的最大電導(dǎo)率是電解液溫度為 60°F (15°C) 時(shí)電導(dǎo)率的一半。

最后，TPPL 電池的首選放電深度 (DOD) 僅為 50%，最大安全放電深度為 80%。這是由于放電過程中電極上會(huì)形成硫酸鉛（II）。硫酸鉛（II）不是松散的細(xì)小晶體，而是在電極表面形成一層連續(xù)致密的大晶體。在深度放電時(shí)，這可能會(huì)大大增加極板的體積，從而導(dǎo)致極板變形和損壞。

提高 TPPL 性能

不過，TPPL 電池的設(shè)計(jì)今后可以通過幾種方法加以改進(jìn)，以提高其性能。例如，可以通過改變電極板設(shè)計(jì)和使用粉末增加電解液與電極的接觸面來提高電池的電容量。

此外，使用更輕的材料可大大減輕極板重量，從而提高比能量。例如，鈦比鉛輕 2.5 倍，而且耐腐蝕，目前正在對(duì)其在鉛酸電池正極中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

碳還可用作正負(fù)極板涂層的添加劑，以幫助防止硫酸鉛的形成，同時(shí)增加參與反應(yīng)的電極質(zhì)量比例。

上述三個(gè)機(jī)會(huì)的主要制約因素是生產(chǎn)成本。添加復(fù)雜而昂貴的成分可能會(huì)使 TPPL 產(chǎn)品變得不合理地昂貴。這是一個(gè)令人擔(dān)憂的問題，因?yàn)殇囯姵氐膬r(jià)格預(yù)計(jì)會(huì)隨著規(guī)模的擴(kuò)大而降低。

與鋰電池相比的前景

因此，鉛電池在物料搬運(yùn)應(yīng)用中的前景仍有待觀察。一些預(yù)測(cè)顯示，鉛電池的市場(chǎng)份額將被鋰電池所取代。2022 年 6 月，歐洲汽車和工業(yè)電池制造商協(xié)會(huì) EUROBAT 發(fā)布了 2.0 版《2030 年電池創(chuàng)新路線圖》。當(dāng)時(shí)，該組織表示，用于物料搬運(yùn)（如叉車應(yīng)用）動(dòng)力的鉛電池占據(jù)了約 90% 的市場(chǎng)份額，而鋰電池才剛剛開始進(jìn)入市場(chǎng)。到 2030 年，該組織認(rèn)為鋰離子電池在動(dòng)力市場(chǎng)的份額將增長(zhǎng)到近 50%。

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