في سيناريوهات صناعية مختلفة، الرافعات، كمعدات مهمة للتعامل مع المواد، تقوم بمهام رفع ثقيلة.أدائهم يؤثر مباشرة على كفاءة العمل، استقرار وعمر الخدمة للرافعات.

I. أنواع وخصائص بطاريات الرافعة

(1) البطاريات الحمضية الرصاصية - الوسيط التقليدي

بطاريات الرصاص والحمض لها تاريخ طويل من التطبيق في مجال الرافعة وهي حاليا النوع الأكثر شيوعا.يستخدم الرصاص وأكسيداته كالكترودات وحل حمض الكبريتيك كالمنتج الكهربائيتكمن الميزة المتميزة لهذا النوع من البطاريات في تكلفتها المنخفضة نسبيا وتكنولوجيا ناضجة، مع أداء عالية التكلفة.البطاريات الحمضية الرصاصية الشائعة من 12 فولت تستخدم على نطاق واسع في الرافعات الصغيرة والمتوسطة الحجميمكن أن يوفر تيار انطلاق كبير لتلبية الطلب الفوري على الطاقة العالية من الرافعات. للرافعات الصغيرة المستخدمة لرفع مواد البناء في مواقع البناء،يمكن للبطاريات الحمضية الرصاصية أن تضمن طاقة قوية خلال كل رفعوعلاوة على ذلك، فإن المواد الخام لبطاريات الحمض الرصاص متوفرة على نطاق واسع وعملية الإنتاج ناضجة، مما يضمن إمدادات مستقرة في السوق.بطاريات الحمض الرصاص أيضا بعض العيوب الواضحةكثافة الطاقة منخفضة نسبيا، مما يعني أنه في نفس الطاقة، والبطارية لديها حجم كبير ووزن، مما يؤدي إلى إزعاج للتثبيت والنقل.سرعة الشحن بطيئة، ويمكن أن تستغرق الشحن الكامل عدة ساعات ، مما سيؤثر على وقت التشغيل المستمر للرافعة. في الوقت نفسه ، عمر دورة قصيرة نسبيا.بعد 300 - 800 دورة شحن وتفريغ، سوف ينخفض الأداء بشكل كبير.

(2) بطاريات الليثيوم أيون - قوة ناشئة

مع الابتكار المستمر لتكنولوجيا البطارية، بدأت بطاريات ليثيوم أيون تظهر تدريجيا في مجال الرافعة.يمكن تخزين المزيد من الطاقة في حجم ووزن أصغرعلى سبيل المثال، في بعض الرافعات الداخلية أو رافعات الحاويات في الميناء مع متطلبات صارمة للمساحة والوزن، مزايا بطاريات ليثيوم أيون واضحة بشكل خاص.أخذ بطارية ليثيوم أيون المستخدمة في رافعة حاويات ميناء معينة كمثال، مقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضي التقليدية، يقلل وزنها بنحو ثلث، لكنه يمكن أن يوفر نفس الطاقة أو حتى أكثر استمرارية،تحسين كفاءة استخدام الطاقة للرافعة بشكل كبيرالبطاريات الليثيوم أيون لديها أيضا ميزة سرعة الشحن السريع. بعض تقنيات الشحن السريع يمكن شحن البطارية بالكامل في غضون 1-2 ساعات.تقليل وقت الانتظار بشكل فعال وتحسين كفاءة تشغيل الرافعةبالإضافة إلى ذلك ، فإن عمر دورة بطاريات ليثيوم أيون طويل نسبيًا ، يصل إلى 1000 - 3000 دورة شحن وتفريغ ، مما يقلل من تكلفة الاستخدام على المدى الطويل.عيب بطاريات ليثيوم أيون هو أن التكلفة مرتفعة نسبيا، الاستثمار الأولي كبير، ويتعين أن يكون نظام إدارة البطارية أكثر صرامة لضمان سلامته واستقراره.

مبادئ عمل بطاريات الرافعة

سواء كانت بطارية حمض رصاص أو بطارية ليثيوم أيونمبادئ عملهم تحقق أساسا التحويل المتبادل للطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية من خلال التفاعلات الكهروكيميائية.

أثناء عملية تفريغ بطارية حمض رصاصثاني أكسيد الرصاص في الكهرباء الإيجابية والرصاص في الكهرباء السلبية يتفاعلان مع إلكتروليت حمض الكبريتيك على التوالي لتشكيل كبريتات الرصاصفي هذه العملية ، تتدفق الإلكترونات من الأقطاب الكهربائية السلبية إلى الأقطاب الكهربائية الإيجابية من خلال الدائرة الخارجية ، وبالتالي تولد تيار كهربائي لتزويد الرافعة بالطاقة. أثناء الشحن,تحت تأثير مصدر طاقة خارجي ، يتم تقليل كبريتات الرصاص مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الرصاص والرصاص على التوالي ، مما يكمل تخزين الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية.

عندما تعمل بطارية ليثيوم أيون، خلال عملية التفريغ، يخرج أيونات الليثيوم في الكهرباء السلبية من شبكة مواد الكهرباء السلبية مثل الجرافيت،تمر من خلال الكهربائي وتضمن في مواد الأقطاب الإيجابيةفي نفس الوقت، تتدفق الإلكترونات من الكهرباء السلبية إلى الكهرباء الإيجابية من خلال الدائرة الخارجية لتشكيل تيار كهربائي لدفع الرافعة للعمل. أثناء الشحن،يتم عكس العملية، وأيونات الليثيوم تهرب من الكهرباء الإيجابية، وتمر عبر الكهربائي وتعود إلى الكهرباء السلبية لتضمنها في الشبكة، وتحقق تخزين الطاقة الكهربائية.

العوامل التي تؤثر على أداء بطاريات الرافعة

(1) بيئة العمل

غالباً ما تعمل الرافعات في بيئات معقدة مختلفة، والدرجة الحرارية لها تأثير كبير على أداء البطارية.سرعة التفاعل الكيميائي الداخلي للبطاريات الحمضية الرصاصية تتسارع، مما يؤدي إلى زيادة فقدان المياه في البطارية وتسريع تآكل الألواح ، وبالتالي تقصير عمر البطارية ؛ يمكن أن تحتوي بطاريات ليثيوم أيون على خطر الهروب الحراري ،تؤثر على السلامة والأداءفي بيئات درجات الحرارة المنخفضة، تتدهور الموصلية الكهربائية للكهرباء، وتزداد المقاومة الداخلية للبطارية.مما يؤدي إلى انخفاض سعة البطارية وطاقة الخروج، مما يجعل من الصعب على الرافعة أن تبدأ في الطقس البارد وتضعف قدرتها على الرفع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تسبب البيئة الرطبة تآكل غلاف بطارية الحمض الرصاصي ،يؤثر على إغلاقهفي بيئة صناعية مع الغبار والغازات المآكلة، قد تتآكل أغلفة وأقطاب الكهرباء من كل من بطاريات الرصاص والحمض والبطاريات الليثيوم أيون، مما يؤثر على أداء البطارية.

(2) طرق الشحن والفراغ

أساليب شحن وتفريغ غير معقولة هي عوامل مهمة تضر بعمر بطاريات الرافعة. التفريغ الزائد، أي الاستمرار في استخدام البطارية بعد استنفاد الطاقة،سيؤدي إلى الكبريت في لوحات بطاريات الرصاص والحمض وتلف بنية مواد الأقطاب السلبية للبطاريات الليثيوم أيون، مما يؤثر بشكل خطير على سعة البطارية وعمرها. الشحن السريع المتكرر يمكن أن يوفر الوقت، لكنه سوف يولد المزيد من الحرارة داخل البطارية وتسريع شيخوخة البطارية.خاصة للبطاريات الليثيوم أيون، يمكن أن يؤدي الشحن السريع على المدى الطويل إلى تخفيف السعة السريعة للبطارية.وضع البطارية في الاستخدام دون شحن كاف سوف تبقي أيضا البطارية في حالة من دون شحن لفترة طويلة، مما يقلل من أداء البطارية.

IV. بطاريات الرافعة في سيناريوهات تطبيق نموذجية

(1) مواقع البناء

في مواقع البناء، تستخدم الرافعات لرفع مواد البناء، مع العمل المتكرر وظروف العمل المعقدة.تستخدم رافعات البرج الصغيرة في الغالب بطاريات حمض الرصاص بسبب انخفاض تكاليفها وقدرتها على تلبية احتياجات البدء والتوقف المتكرر ورفع المسافات القصيرةومع ذلك، مع تحسين متطلبات حماية البيئة والكفاءة في البناء،بعض مواقع البناء الكبيرة بدأت في إدخال رافعات كهربائية مجهزة ببطاريات ليثيوم أيونلا يمكن لهذه الرافعات التي تعمل ببطاريات ليثيوم أيون أن تقلل من التلوث الضوضائي فحسب، بل يمكنها أيضاً إكمال مهام رفع طويلة المدى وعالية الكثافة بكفاءة أكبر، مما يحسن من تقدم البناء.

(2) محطات الموانئ

الرافعات في محطات الموانئ لديها كثافة تشغيل عالية للغاية ومتطلبات عالية للغاية لمدى الصمود والاستقرار للبطارية.يزداد استخدام بطاريات ليثيوم أيون في رافعات الموانئ تدريجياًيمكن أن تضمن خصائص كثافة الطاقة العالية وعمر الدورة الطويل للرافعات أن تعمل بشكل مستمر لفترة طويلة وتقلل من عدد محطات الشحن. على سبيل المثال،لرافعات الحاويات على الرصيف، بعد استخدام بطاريات ليثيوم أيون، ليس فقط تحسين كفاءة التشغيل، ولكن أيضا انخفاض تكلفة الصيانة،والتي تتماشى مع اتجاه التنمية في التشغيل الأخضر والفعال للموانئ.

V. اتجاهات التنمية المستقبلية

مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا، تكنولوجيا بطارية الرافعة هي أيضا باستمرار الابتكار والتطوير.تم إحراز تقدم في البحث والتطوير لمواد البطارية الجديدةعلى سبيل المثال ، من المتوقع تطبيق بطاريات الحالة الصلبة في مجال الرافعة. بالمقارنة مع بطاريات ليثيوم أيون التقليدية ، فإن بطاريات الحالة الصلبة لديها كثافة طاقة أعلى.سلامة أفضل وعمر دورة أطولمن ناحية أخرى، سيصبح نظام إدارة البطارية أكثر ذكاءً،قادرة على مراقبة حالة البطارية في الوقت الحقيقي والتحكم الدقيق في عملية الشحن والتفريغفي الوقت نفسه، مع متطلبات حماية البيئة العالمية المتزايدة صرامة،تكنولوجيات البطاريات الخضراء والمستدامة ستصبح التيار الرئيسي، والتي لن تساعد فقط على خفض تكاليف تشغيل الرافعات ولكن أيضا تعزيز مجال الصناعة بأكملها لتطوير في اتجاه أكثر نظافة وكفاءة.كمفتاح لقوة الرافعات، كل اختراق في تقنياتها ستجلب تغييرات بعيدة المدى للإنتاج الصناعي وتلعب دوراً متزايداً في التنمية الصناعية المستقبلية.