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閱讀：230發布時間：2024-5-20
在快速發展的工業鋰電池領域，延長循環壽命（電池在發生嚴重退化之前可以承受的充電和放電循環次數）是相對于現有鉛酸技術的關鍵優勢之一。電池管理系統（BMS）在支持鋰電池的長循環壽命方面發揮著關鍵作用。低價的新晉電池品牌通常會選擇現成的BMS解決方案，其基本功能并非針對復雜系統而設計。盡管使用標準質量的鋰電池，但這些電池組仍會過早失效。
產品生命周期基礎設施在延長電池使用壽命方面發揮著重要作用。它可能包括設置、個性化設置以及安裝時與充電器和主車輛集成的專業支持；定期服務；可靠且完整的數據收集，用于自動故障排除；訪問數據和預測性維護；以及準確的電池規格記錄。在本文中，我們探討了強大的 BMS 的重要性、電池化學對循環壽命的影響，以及全面的產品生命周期基礎設施如何有助于延長電池的使用壽命。
電池管理系統的關鍵作用
BMS 在工業電池的高效運行和使用壽命方面發揮著關鍵作用。BMS 的核心是控制功率輸出并充當電池健康狀況的守護者，監督直接影響性能和安全性的關鍵功能。其基本任務之一是調節和優化充電和放電過程，均衡各個電池的性能，防止過度充電或深度放電，從而導致容量下降甚至安全隱患。此外，BMS持續監控并維持電池組內部合適的溫度范圍，降低熱失控風險，確保電池運行。
將叉車電池與控制局域網 (CAN)集成可確保電池和主卡車或充電器作為一個系統工作并交換所有必要的數據。的叉車電池可能具有多個 CAN 連接作為其 BMS 的一部分。一些制造商開發了多CAN BMS，用于連接電池、卡車、充電器以及電池組本身的所有內部元件和組件。其他連接是為外部設備保留的，例如外部電池放電指示器 (BDI)。
當考慮到購買配備功能有限的現成 BMS 的電池組的后果時，可靠、的多功能 BMS 的重要性就變得顯而易見，而廉價電池品牌利用這種 BMS 來偷工減料。這種通用 BMS 實施缺乏滿足特定電池化學和設備應用所需的復雜性。因此，與低于標準 BMS 配對的電池可能會出現電池性能下降、容量降低和壽命縮短的問題。此外，由于這些基本的 BMS 可能難以檢測和管理潛在問題，從而增加了故障的可能性，因此安全問題不斷升級。
從本質上講，BMS 是無縫電池性能和潛在挫折之間的堡壘。其充電、放電、通信和溫度控制的復雜協調不僅可確保高效運行，還可防止過早磨損和安全隱患，使其成為電池技術的組成部分。
釋放潛力：電池化學與工程設計
電池的化學成分是電池的基本組成部分，它確定了電池循環壽命的上限。儲能領域的兩個主要競爭者，磷酸鐵鋰（LFP）和鎳錳鈷酸鋰（NMC），以及傳統的鉛酸對應物，體現了電池循環壽命的這種化學依賴的可變性。
傳統的富液式鉛酸電池在達到壽命終止階段（即失去容量且無法再保持電量）之前可進行約 1,500 次循環。LFP 和 NMC 電池的使用壽命可達 3,000 至 7,000 次甚至更多。NMC 電池具有更高的能量密度和略高的電壓，而 LFP 電池則在使用壽命方面表現出色。
但電池化學本身并不能決定循環壽命。工程設計發揮著同樣重要的作用。例如，即使在實驗室條件下的電池水平上，NMC 電池在壽命和能量密度方面都表現出更高的數值，但電池組LFP 電池在電池組級別上的性能優于 NMC 電池。電池設計可以減輕溫度、電池不均勻老化和應力引起的退化的影響，從而提高電池組的整體壽命。此外，精心設計的電池系統具有強大的熱管理、高效的電流分布和的電極配置，將延長保修周期數和服務年限。
整體方法：產品生命周期基礎設施
現代工業電池是復雜的設備，與該級別的任何設備一樣，它們在各個階段都需要專業支持。該過程從電池的交付前檢查 (PDI) 開始，專家指導確保與充電器和主車輛的無縫集成。正確的設置可保證性能并限度地減少潛在故障。
現代鋰電池的數據功能允許遠程預測維護，這不僅可以防止故障，還可以延長電池的使用壽命。可靠數據收集機制的實施有助于遠程排除電池組故障。這種數據驅動的方法可以及時進行干預，避免潛在的故障和停機，并優化性能。
經過培訓的技術人員通常可以在幾分鐘內解決電池性能的大多數常見問題，這就是電池制造商為其合作伙伴投資培訓計劃的原因。花幾個小時進行培訓可能會節省數天的停機時間并顯著提高設備利用率。
安裝在現代叉車上的鋰電池
憑借對實時電池健康狀況和性能指標的深入了解，設施和倉庫經理可以做出經過計算的選擇，以提高效率并限度地減少運營中斷。這種以數據為中心的范例的基礎是電池規格的準確記錄。通過自動記錄和更新所有電池組件的型號代碼和參數，技術人員可以確保有效診斷和解決電池充電或性能的任何問題。
鋰電池的壽命是多種因素同時作用的結果。強大的 BMS 對于確保電池性能并避免過早失效至關重要。雖然電池化學成分限制了循環壽命，但工程設計在定義電池的保證使用壽命方面發揮著重要作用。全面的產品生命周期基礎設施，包括專業支持、定期服務、數據收集和訪問，可延長電池的使用壽命，并有助于提供可持續和高效的動力。通過了解和解決這些關鍵因素，我們可以釋放鋰電池的全部潛力并進一步提高儲能效率。
— Maxim Khabur是OneCharge（美國鋰工業電池制造商）的營銷總監。他還是能源委員會(Advanced Energy Council)的主席，Materials Handling Industry Association行業協會的成員。
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