L'application des piles au lithium commerciales et industrielles
En raison de leurs performances uniques, les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans les applications, et la demande augmente également. De petite taille, elles présentent plus d'avantages que les batteries traditionnelles et ont reçu un soutien important de la part des gouvernements et des entreprises de différents pays. Le marché des piles au lithium se développe rapidement. Les paragraphes suivants présentent les applications des batteries au lithium dans les camions, l'automatisation des robots, les batteries au lithium industrielles et la navigation.
Batterie de camion
Le besoin d'électrification des camions longue distance et des poids lourds augmente également. Avec les nouvelles réglementations émises chaque année et les restrictions sur les émissions des moteurs, l'électrification peut contribuer à améliorer l'économie de carburant et à réduire les besoins en carburant.
En fait, de nombreux États américains se sont opposés à ce que les semi-remorques et autres gros camions tournent au ralenti pendant plus de 5 minutes, ce qui signifie que les installations de réfrigération, de chauffage et de consommation d'énergie telles que les ordinateurs et les téléviseurs des camions ne sont pas autorisées à passer lorsque le camion est à l'arrêt. De nombreux camions commencent maintenant à installer des systèmes de batteries pour alimenter ces équipements consommateurs d'énergie.
Certains camions sont équipés de batteries de moins de 5 kWh et sont relativement légers et encombrants. Dans ce cas, les meilleurs systèmes de batteries sont capables d'alimenter les démarrages des camions et d'autres dispositifs consommateurs d'énergie. Les batteries lithium-ion, les batteries plomb-acide ou les supercondensateurs forment un système de batterie hybride, dans lequel les batteries lithium industrielles peuvent fournir de l'énergie aux dispositifs consommateurs d'énergie dans le véhicule, tandis que la batterie plomb-acide ou le supercondensateur peut fournir une puissance élevée pour démarrer le moteur.
Les camions frigorifiques commencent également à utiliser des systèmes de batteries pour maintenir la température. Les camions traditionnels de ce type nécessitent un petit moteur diesel pour refroidir la cabine, et des batteries de 40 à 50 kWh ont été installées pour maintenir la cabine à la bonne température.
Applications industrielles
Les batteries et le stockage de l'énergie ont un large éventail d'applications dans l'industrie. Par exemple, les chariots élévateurs à fourche et d'autres moyens de transport souvent utilisés dans les grands entrepôts industriels utilisent des batteries plomb-acide pour l'alimentation électrique. De nombreux chariots élévateurs doivent remplacer la batterie ou la recharger après une période de travail, ce qui réduit la quantité de matériel dans une certaine mesure. L'efficacité du transport, qui à son tour affecte l'efficacité de la production.
Les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique plus élevée, de sorte que le chariot élévateur peut fonctionner pendant 8 à 10 heures après chaque charge. C'est pourquoi les batteries lithium-ion sont progressivement utilisées dans les véhicules électriques. Mais il arrive que la légèreté d'une batterie lithium-ion ne convienne pas à un chariot élévateur en raison du contrepoids plus lourd nécessaire pour équilibrer la charge. La figure montre une photo du chariot élévateur électrique Crown.
Comme indiqué précédemment, la voiturette de golf est la monocoque la plus légère et la plus réactive au monde. Ces véhicules sont particulièrement sensibles au prix, et les batteries industrielles au lithium n'ont aucun avantage en termes de coûts d'énergie uniquement. Peut-être que les futures batteries lithium-ion et les batteries lithium industrielles à durée de vie secondaire pourront améliorer cette situation.
Bien que les batteries industrielles au lithium ne soient pas économiquement viables pour les voiturettes de golf, de nombreux petits véhicules électriques similaires aux voiturettes de golf sont bien adaptés aux batteries au lithium-ion, comme les navettes vers les écoles, les aéroports et les parcs industriels. Le transport privé est également adapté. Dans la communauté, on voit souvent des gens se promener dans de petits véhicules électriques dotés de la même technologie que les voiturettes de golf. Ainsi, les batteries au lithium batteries de voiturettes de golf sont de plus en plus populaires.
Si vous avez déjà pris l'avion, vous avez probablement vu des porte-bagages et des véhicules d'assistance au sol équipés de batteries industrielles au lithium.
Applications de la robotique et de l'automatisation
La demande de piles au lithium industrielles pour les équipements d'automatisation, la robotique et les applications sans conducteur est également en hausse. iRobot a développé une gamme de robots domestiques, tels que des aspirateurs, des appareils de nettoyage des sols, des appareils de séchage des sols, des appareils de nettoyage des éviers et des lavabos, et bien plus encore. En outre, la société a mis au point une gamme de produits robotiques à usage militaire et policier (voir figure).
Certaines entreprises développent des machines automatisées pour les entrepôts industriels. En 2012, Kiva Solutions a annoncé le développement de robots d'automatisation d'entrepôts pour Amazon [117], ce qui a permis à Amazon d'économiser du temps et de la main-d'œuvre pour la gestion de ses entrepôts. À l'heure actuelle, les batteries industrielles au lithium de ces robots peuvent être utilisées en continu pendant 8 heures, parcourir 20 à 24 km, puis retourner automatiquement à la pile de chargement.
Compte tenu des exigences de miniaturisation et de faible coût des piles industrielles au lithium, de nombreuses applications similaires utilisent principalement des éléments 18650, et la tension de fonctionnement est généralement comprise entre 7 et 14V. À l'heure actuelle, la plupart de ces packs de batteries sont principalement constitués de cellules NiMH et NiCd, et s'orientent progressivement vers le développement de batteries industrielles au lithium.
Un autre marché des batteries lithium-ion en pleine expansion est celui des appareils sans conducteur. Ces appareils sans pilote comprennent les véhicules sous-marins intelligents, les avions sans pilote et les machines télécommandées. La technologie des opérations sans pilote est souvent utilisée dans la recherche scientifique, le domaine militaire, les essais, etc., comme moyen de détection et de collecte de données sur terre, en mer et dans les airs. Ces méthodes intelligentes ont également été utilisées dans le domaine de la sécurité publique dans un premier temps, mais elles ont dû être arrêtées en raison du soupçon de violation grave des droits de la vie privée.
Applications nautiques et marines
Le besoin d'électrification dans les secteurs du transport maritime et de la marine commence également à se faire sentir. Les sous-marins, les submersibles et de nombreuses autres machines sous-marines sont désormais alimentés par des systèmes de batteries, tandis que les grands cargos, les ferries, les remorqueurs, les navires offshore, les navires de service et d'autres types de navires, qu'ils soient neufs ou rénovés, commencent à utiliser l'énergie électrique pure ou un système hybride.
Le navire de croisière Scandlines, en Norvège, est l'un des meilleurs exemples de l'industrialisation de l'industrie de la pêche. batteries marines au lithium utilisée dans les équipements sous-marins. Le navire de croisière est équipé d'une batterie lithium-ion de 2,7 MWh fournie par XALT Energy, conçue par Corvus Energy, avec l'aide de Siemens pour la conception et l'installation du système de batterie. Avant 2015, le ferry était le plus grand navire de croisière hybride au monde (la photo des batteries industrielles au lithium est présentée dans la figure ).
L'utilisation de batteries lithium-ion pour les navires de croisière présente de nombreux avantages. Étant donné que le navire de croisière passe la majeure partie de son temps à terre, la batterie peut être chargée pendant le processus et répondre à la demande d'énergie du navire de croisière. En outre, le système hybride permet d'économiser du carburant, soit 15% à 25% de carburant par an. Bien que la proportionnalité seule puisse sembler insuffisante, les navires de croisière consomment des millions de dollars de carburant chaque année, de sorte que les avantages économiques de l'utilisation d'un système de batterie ne peuvent pas être sous-estimés.
Les réglementations visant à réduire les émissions de dioxyde de carbone, d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote sont devenues la principale raison de l'application des entraînements électriques dans l'industrie maritime. Par exemple, l'Organisation maritime des Nations unies stipule que d'ici 2030, la quantité de dioxyde de carbone, d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote émise par les navires devrait être réduite de 30%.
