什么是管道機器人？管道機器人使用的電池有什么特點？

導讀： 本文主要介紹什么是管道機器人以及管道機器人使用的電池有什么特點？

隨著物聯網和5G時代的到來，機器人越發火熱。市場上涌現出一批各種各樣的機器人，這些機器人可以點菜、攬客、銀行業務辦理、KTV點單等一系列動作。管道機器人也是這些機器人的一員，不同的所做的工種不同。那么什么是管道機器人呢？

管道機器人，顧名思義運用到管網里能夠爬行的機器人，一座城市的地底下有各種的管道通道，這些通道很多人力去檢查或處理比較麻煩，管道檢測在很早前，還是采用人工爬行到管道內作業，危險且工作效率不高，管道機器人就能夠很好的解決這些問題。國內已出臺針對城市管網檢測標準，管道機器人就是針對城市地下管網檢測標準，研發出的一款能在管道內自由爬行的管網檢測機器人，而如今管道機器人檢測已經慢慢替代人工。

管道機器人爬行進入管道檢測，當現場發現管道缺陷問題時，可錄像及抓拍缺陷圖片，后期檢測報告一鍵生成，建立資料庫，供下個處理部門使用。另外現場GPS數據采集定位，可全程采集管網坐標、內部坡度、管網地下走向，形成地下管網坐標資料庫，在需要特殊功能時，管道機器人可搭載機械臂，可進管道采集污水及泥沙，供環保檢測分析使用。

管道機器人能應用哪些行業？

管道爬行機器人多半運用于市政管道維護、驗收、普查。環保部門排查污染源，取樣，管道水底檢測。石油領域用于石油管道運輸的日常維護及檢測。風電、熱力領域用于管道檢測，風葉內檢測。水利領域用于大壩內、水底內、壩體內、水質檢測等，別外的話還用于軍用、高危場所海領域等。

管道機器人使用的電池有什么特點？

市場上機器人電池的種類有很多，如鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等，但管道機器人使用的電池一般都是市場上的主流電池—鋰電池。那么管道機器人使用的鋰電池有什么特點呢？

1、能量高

比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。能量密度是衡量一個電池的標準。鋰電池具有高儲存能量密度，已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍。

2、安全性能好，循環壽命長

用金屬鋰作陽極的電池不安全的原因是多次充放電使鋰離子電池正極結構發生變化，形成多孔枝晶，在升高溫度時，它與電解液發生劇烈的放熱反應，且枝晶能刺穿隔膜，造成內部短路，而鋰電池不存在此問題，是很安全的。為避免在電池中存在金屬鋰，充電時要控制電壓，為保險起見，鋰電池備有多重安全裝置。

鋰電池在充電和放電過程中鋰離子插入和脫嵌在陰極和陽極上沒有任何結構改變(在插入和脫嵌過程中晶格會有一些膨脹和收縮)，且因為嵌鋰化合物比金屬鋰更穩定，在充放電過程中不會形成鋰枝晶，從而明顯地改善了電池的安全性能，同時循環壽命也大大提高。使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C（100%DOD）充放電，有可以使用10,000次的記錄。

3、額定電壓高

單體工作電壓為3.7V或3.2V，約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓，便于組成電池電源組；鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調壓器的技術，將電壓調至3.0V，以適合小電器的使用。

以石墨或石油焦等炭質嵌鋰化合物代替金屬鋰作為負極，會使電池電壓有所下降。但由于它們嵌鋰電位較低，可使電壓損失減小到最低限度。同時，選擇合適的嵌鋰化合物作為電池正極，選擇適當的電解液體系(決定了鋰電池的電化學窗口)，可使鋰電池具有較高的工作電壓(-4V)，遠高于水溶液體系電池。

4、具備高功率承受力

其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速。

5、自放電率很低

這是鋰電池最突出的優越性之一，一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20。鋰電池采用非水電解液體系，嵌鋰炭材料在非水電解液體系中熱力學不穩定。在首次充放電過程中因電解液的還原會在炭負極表面形成一層固體電解質中間相((SEI)膜，允許鋰離子通過但不允許電子通過，并使不同荷電態的電極電極活性物質處于相對穩定的狀態，因此具有較低的自放電率。

6、重量輕

相同體積下重量約為鉛酸產品的1/6-1/5。

7、耐低溫

可以在-20℃–60℃的環境下使用，經過工藝上的處理，可以在-45℃環境下使用。鋰電池和鉛電池在寒冷天氣條件下都會失去有用的能量容量。然而，對于鉛電池，效果要嚴重得多。在-20C的溫度下，鉛電池的有用能量減少到30％，如下圖所示。在相同的放電條件下，鋰電池保留了82％的能量容量。鋰電池不僅在高溫國家持續更長時間，而且在山區非常寒冷的地區也會持續更長時間。

8、綠色環保

不論生產、使用和報廢，都不含有、也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。同時因為電池必須被很好地密封，在使用過程中極少有氣體放出，不對環境造成污染。生產制造過程中用于溶解粘結劑的溶劑也可以做到完全回收。

9、周轉效率高

周轉周期效率顯示了電池在完整充電和放電周期中的效率。對于鉛蓄電池，這通常約為75％。這意味著如果您為1000Wh的鉛蓄電池充電，您只能獲得750Wh的電量來實際為您的設備供電。因此，僅電池就會損失25％的系統效率！在太陽能路燈（或任何其他太陽能系統）的情況下，這意味著您需要至少多25％的太陽能電池板來為相同的負載供電。在這些條件下，系統將不可避免地變得更加昂貴（或者在相同配置下表現更差）。然而，對于鋰電池，周轉周期效率大約為98％。難怪我們看到這種電池技術的使用有所增加。

10、放電深度公差和放電周期

放電深度與每個周期中電池的耗電深度有關。電池放電越深，放電周期越少，因此電池的使用壽命就越短。鋰電池可輕松放電至95％，而鉛電池則可限制在50％以下。下圖顯示了放電深度如何與鉛電池和鋰電池的循環次數相關。如果我們想要使用電池大約2000個周期（2000/365天= 5，5年），你只能將鉛電池放電25-35％，而鋰電池則只能放電80％左右。這意味著您需要至少4倍的鋰電池容量才能獲得鉛電池的相同電池壽命！或者換句話說：如果你想使用80％的電池容量，你只能使用鉛電池250-500次循環而不是鋰電池的2000次循環。鉛蓄電池必須比鋰電池更換4-8倍！

11、比容量大

雖然以炭質材料代替金屬鋰會使材料質量比容量有所降低，但實際上金屬鋰二次電池中為保證電池具有一定的循環壽命，負極金屬鋰通常過量三倍以上，因此鋰電池中質量比容量實際的降低程度并不大，而且體積比容量幾乎沒有降低。

12、電流效率高

不同于以往任何一種水溶液體系二次電池，鋰電池在正常的充放電過程中不會產生氣體，電流效率接近100%，這一性質特別適合用作電力儲存和轉換的電池組。

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