TPPL电池在物料搬运应用中的现状与未来

提到电动汽车的动力来源，人们首先想到的就是锂电池。然而，设备制造商在使用锂电池时有时会面临一个挑战，那就是其较高的价格。在物料搬运应用领域，特别是叉车领域，价格高昂更是一个劣势，尤其对于规模较小的车队而言。

电动叉车车队仍在使用的另一种替代方案是薄板纯铅 (TPPL) 电池——它仍然是此类设备中使用的最先进的电池技术之一。

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与所有铅酸蓄电池一样，TPPL技术也由悬浮在水和硫酸电解液中的铅板组成，并封装在电池壳内。然而，TPPL的铅板特别薄，因此电池中可以容纳更多铅板，从而拥有更大的反应表面积。与传统的富液式铅酸蓄电池（FLA）相比，TPPL电池具有更低的内阻、更小的能量损耗、更快的充电速度和更高的电流输出，同时电压降也更低。

一辆电动叉车在仓库内作业。（图片来源：lamy）

与铅酸蓄电池（FLA）技术相比，TPPL电池（其本身是吸附式玻璃纤维隔板（AGM）电池的改进版本）具有更多优势。例如，它们是密封电池，因此无需定期维护。气体排放量也更低。最后，循环寿命更长，尤其是在电池经历反复的微循环放电和部分机会充电的情况下。

锂的缺点

然而，即使经过最新改进，TPPL电池与锂电池相比仍存在一些缺点。首先，TPPL电池的能量密度较低。铅板约占电池重量的40%至60%，导致能量密度降低。因此，对于需要更多能量以维持多班次运行的高要求应用，TPPL电池无法与锂电池竞争。

TPPL电池在极端温度下也会出现电导率急剧下降的情况。硫酸溶液的电导率在高于90°F (32°C) 和低于60°F (15°C) 时会急剧下降。TPPL电池在-6°F (-21°C) 时的最大电导率仅为电解液温度为60°F (15°C) 时电导率的一半。

最后，TPPL电池的最佳放电深度（DOD）仅为50%，最大安全放电深度为80%。这是由于放电过程中电极上会形成硫酸铅(II)。硫酸铅(II)并非以松散的细小晶体形式存在，而是在电极表面形成连续致密的大晶体层。深度放电会导致极板体积显著增大，进而可能导致极板变形甚至损坏。

提升TPPL性能

然而，未来可以通过多种方式改进TPPL电池的设计，从而提升其性能。例如，可以通过改变电极板设计以及使用粉末来增加电解液与电极的接触面积，从而提高电池的电容量。

此外，使用更轻的材料可以显著降低极板重量，从而提高比能量。例如，钛比铅轻2.5倍，而且耐腐蚀，目前正在研究将其用于铅酸电池正极。

碳还可以用作正负极板涂层的添加剂，以帮助防止硫酸铅(II)的形成，同时增加参与反应的电极质量比例。

这三个机遇面临的主要制约因素是生产成本。添加复杂且昂贵的组件可能会使TPPL产品的价格过高。这令人担忧，因为锂电池的价格预计会随着规模扩大而下降。

展望与锂

因此，铅酸电池在物料搬运应用领域的未来仍不明朗。一些预测显示，其市场份额将被锂电池蚕食。2022年6月，欧洲汽车和工业电池制造商协会EUROBAT发布了其《2030年电池创新路线图》2.0版。当时，该协会指出，用于物料搬运（例如叉车）动力系统的铅酸电池占据了约90%的市场份额，而锂电池才刚刚开始崭露头角。到2030年，该协会预计锂离子电池在动力系统市场的份额将增长至近50%。

Hyster选项允许最终用户选择电池类型； Power Cellect使用户无需外部配件或软件下载即可在主要电池源之间切换。