Sicherstellung der richtigen Batteriezellchemie für optimale Leistung mobiler Industrieroboter

Die Nachfrage nach batteriebetriebenen Produkten ist im Laufe unseres Lebens exponentiell gestiegen. Dies ist auf den Aufstieg der Unterhaltungselektronik und die Fortschritte in der Batterietechnologie in den 1990er Jahren zurückzuführen, die eine breitere Anwendung ermöglichten. Insbesondere im industriellen Lagersektor ist ein deutlicher Anstieg batteriebetriebener Geräte zu verzeichnen, die einen großen Teil des Lagerbetriebs ausmachen. Bei Alexander Battery Technologies haben wir die Auswirkungen weit verbreiteter kommerzieller maßgeschneidertes Batteriepaket Akzeptanz durch die vielfältigen kommerziellen Batterieprojekte, an denen wir beteiligt waren.

Da immer mehr Prozesse auf batteriebetriebene Fahrzeuge und Geräte angewiesen sind, die vielfältige Aufgaben in unterschiedlichen Umgebungen erfüllen müssen, ist es unvermeidlich, dass sich auch das Design und die Entwicklung der Batterien, die diese Produkte antreiben, verändert haben. Bei Designentscheidungen während der Produktion spielen heute mehr Überlegungen eine Rolle als je zuvor. Design des Batterie-PacksEine der wichtigsten Entwicklungsentscheidungen ist die Frage, welche Zellchemie für die Anwendung des Batteriepacks am besten geeignet ist. Der Dominoeffekt ist, dass sich immer mehr OEMs für kundenspezifische Lithium-Ionen-Akku Designs, um die Leistung ihrer Produkte zu verbessern, da Standardlösungen oft nicht die spezifischen Anforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

Bei der mobilen Robotik handelt es sich um eine relativ neue Technologie, die in zahlreichen Industriezweigen immer häufiger zum Einsatz kommt. Unternehmen verlassen sich bei der Ausführung wichtiger Aufgaben immer stärker auf Roboter. Daher ist es wichtiger denn je, dass diese optimale Leistung erbringen.

Zu den beliebtesten Geräten gehören Fahrerlose Transportsysteme (FTS) Sie werden in der Materialhandhabung und anderen Anwendungen eingesetzt; automatisierte mobile Roboter (AMRs) für Lieferungen auf der letzten Meile; und Rahmenkletterer in automatisierten Lagern.

Da immer mehr Prozesse automatisiert werden, sind Robotergeräte zunehmend auf tragbare Batteriestromversorgungssysteme angewiesen, die eine kontinuierliche Leistung liefern, ohne dass es aufgrund von Fehlern, leerem Akku oder vorzeitigem Ausfall durch einen Fehler oder eine Störung zu unerwarteten Abschaltungen kommt.

Während sich die Robotertechnik am Arbeitsplatz rasant weiterentwickelt, entwickelt sich auch die Akkutechnologie rasant weiter, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. Die Wahl der richtigen Akkuzusammensetzung ist heute entscheidend für eine zuverlässige Leistung.

Lithiumbasierte Batterien sind heute die häufigste Wahl für neue Industriebatterien, da sie eine hohe Energiedichte und Kapazität aufweisen und eine viel längere Laufzeit zwischen den Ladevorgängen bieten als jede andere Batteriechemie. Da so viele Arten von Lithiumchemie in Batteriezellen verwendet werden, ist es wichtig, den richtigen Zelltyp, das richtige Packungsdesign und die richtige Qualität für unterschiedliche Umgebungen zu berücksichtigen und festzulegen.

Mit so vielen Lithium-Chemikalien und unterstützenden Komponenten wie Batterieladeregler-ICs, die unterstützen Lithium-AkkusRoboter-OEMs stehen oft vor komplexen Kompromissen. Die ideale Lösung hängt von den individuellen Anforderungen jeder Anwendung ab.

Ein zuverlässiger kundenspezifischer Batteriehersteller, wie Alexander Battery Technologies, wird in Zusammenarbeit mit OEMs fachkundige Beratung zu diesen und allen anderen Leistungsmerkmalen der einzelnen Lithiumchemikalien bieten und bei der Auswahl der besten Lösung für die spezifische mobile Roboteranwendung des OEMs beraten.

Manchmal bedeutet dies, dass man über den Tellerrand der neuesten Zellchemie und Batterietechnologie hinausblicken muss.

Wenn es beispielsweise um mobile Robotik geht, die in extremen Temperaturbereichen funktionieren muss, greifen wir oft auf eine der älteren chemischen Technologien zurück – Lithiumtitanat (LTO).

Mobile Roboter, die in einer kalten Umgebung wie einem Kühlhaus arbeiten, müssen die Batterietemperatur berücksichtigen: Eine Lithiumzelle kann normalerweise nicht geladen werden, wenn es kälter als 0 °C ist. Dies kann den Einsatz einer aktiven Heiztechnologie im Akkupack erfordern, um die Zelltemperatur zur Vorbereitung des Ladevorgangs über 0 °C zu erhöhen. In vielen Anwendungen ist eine aktive Heizung eine bessere Lösung, als den Akkupack in einem Raum mit Raumtemperatur abzulegen und darauf zu warten, dass er Wärme aus der Umgebungsluft zieht.

Stärken und Vorteile von Lithiumtitanat-Batterien (LTO)

LTO-Batterien bieten einige deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere solchen mit Lithium-Kobaltoxid (LCO), Lithium-Manganoxid (LMO) oder Lithiumeisenphosphat (LFP)-Chemikalien. Die wichtigsten Stärken und Vorteile von LTO-Batterien beruhen auf ihren einzigartigen elektrochemischen Eigenschaften, die in mehreren kritischen Bereichen eine überlegene Leistung bieten.

Verbesserte Sicherheit und Stabilität

Eine der bemerkenswertesten Stärken von LTO-Batterien ist ihr außergewöhnliches Sicherheitsprofil. Im Gegensatz zu anderen Lithium-Chemikalien weisen LTO-Batterien ein minimales Risiko eines thermischen Durchgehens auf, ein Zustand, der zu Überhitzung und potenzieller Verbrennung führen kann. Dieser Sicherheitsvorteil ergibt sich aus der stabilen LTO-Anode, die mit einer höheren Spannung betrieben wird (etwa 1.55 V gegenüber 0.5 V bei Graphitanoden). Diese höhere Spannung verringert das Risiko von Lithium-Plating und Dendritenbildung, die häufige Ursachen für Kurzschlüsse und Batteriebrände bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien sind.

Lange Lebensdauer

LTO-Batterien sind für ihre Zyklenlebensdauer bekannt. Sie können zwischen 7,000 und 10,000 Lade-/Entladezyklen oder mehr überstehen und übertreffen damit die Zyklenlebensdauer anderer Lithiumchemikalien deutlich. Diese Langlebigkeit ist auf die minimale Volumenänderung der LTO-Anode während des Zyklus zurückzuführen, wodurch die mechanische Belastung und der Verschleiß im Laufe der Zeit reduziert werden. Folglich bieten LTO-Batterien niedrigere Gesamtbetriebskosten, insbesondere bei Anwendungen, die häufige Zyklen erfordern.

Schnellladefähigkeit

Die Schnellladefähigkeit von LTO-Batterien ist ein weiterer wichtiger Vorteil. Diese Batterien können mit Raten bis zu 10C aufgeladen werden, sodass sie in nur 6 bis 10 Minuten vollständig aufgeladen werden können. Dieses schnelle Laden wird durch die große Oberfläche und die ausgezeichnete Leitfähigkeit der LTO-Anode ermöglicht, die den Ionentransport verbessert und den Widerstand verringert. Diese Funktion ist besonders bei Anwendungen von Vorteil, bei denen die Ausfallzeiten zum Laden minimiert werden müssen.

Leistung im großen Temperaturbereich

LTO-Batterien sind äußerst temperaturbeständig und funktionieren von -30 °C bis 55 °C einwandfrei. Dadurch eignen sie sich ideal für raue Umgebungen, in denen andere Lithiumbatterien an Kapazität verlieren oder ausfallen können. Ihr stabiles elektrochemisches Verhalten unter diesen Bedingungen gewährleistet gleichbleibende Leistung und Zuverlässigkeit.

Industrielle Automatisierung und Umgebungen

In industriellen Umgebungen werden mobile Roboter für Aufgaben wie Materialhandhabung, Bestandsverwaltung und Fließbandunterstützung eingesetzt. Die lange Lebensdauer von LTO-Batterien stellt sicher, dass diese Roboter über längere Zeiträume kontinuierlich betrieben werden können, wodurch die Notwendigkeit häufiger Batteriewechsel und Wartungsausfallzeiten reduziert wird. Darüber hinaus ermöglicht die Schnellladefunktion den Robotern, während kurzer Pausen schnell wieder aufzuladen, wodurch die Betriebszeit maximiert wird.

Mobile Roboter in Lagern und Logistikzentren arbeiten oft im Schichtbetrieb und benötigen Batterien, die zwischen den Einsätzen schnell aufgeladen werden können. Die Schnellladefähigkeit von LTO-Batterien sorgt dafür, dass Roboter nur minimale Zeit in angedockten Räumen verbringen und mehr Zeit für Aufgaben wie Kommissionieren, Verpacken und Transportieren von Waren haben. Die große Temperaturtoleranz von LTO-Batterien ermöglicht es diesen Robotern auch, in Kühllagerumgebungen effektiv zu arbeiten.

AGVs (Autonome Transportfahrzeuge), die häufig in der Fertigung und Lagerautomatisierung eingesetzt werden, benötigen robuste und zuverlässige Energiequellen, um sich in komplexen Umgebungen zurechtzufinden und schwere Lasten zu transportieren. LTO-Batterien sind aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihrer Fähigkeit, hohen Entladeraten ohne nennenswerten Kapazitätsverlust standzuhalten, ideal für AGVs. Die Schnellladefunktion sorgt dafür, dass AGVs mit minimalen Ausfallzeiten betriebsbereit bleiben und so die Gesamtproduktivität steigern.

Zusammenfassend

Lithiumtitanat-Batterien (LTO) bieten im Vergleich zu anderen chemischen Lithiumverbindungen zahlreiche Vorteile, darunter höhere Sicherheit, längere Lebensdauer, schnelles Aufladen und zuverlässige Leistung über einen weiten Temperaturbereich.

Diese Stärken machen LTO-Batterien zu einer ausgezeichneten Wahl für die Stromversorgung mobiler Roboter in industriellen und geschäftlichen Umgebungen. Ihr Einsatz in der industriellen Automatisierung, Lagerlogistik, bei Servicerobotern und AGVs unterstreicht die praktischen Vorteile von LTO-Batterien bei der Verbesserung von Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit in verschiedenen anspruchsvollen Anwendungen.

Die oben genannten Hinweise zeigen, wie sorgfältige Beachtung der Zell- und Batteriespezifikation, des Designs und der Produktion sowie die Wahl eines zuverlässigen Hersteller von Akkupacks, kann eine zuverlässige und vorhersehbare Leistung während der gesamten Lebensdauer des Roboters gewährleisten.