Безопасни ли са литиевите батерии?

Въведение.

Литиевите батерии могат да се използват безопасно, когато техните клетки, опаковка дизайн , Система за управление на батериите (BMS), зареждане съответно оборудване, монтаж и условия на експлоатация са подходящи - Не, не, не. Химията на акумулаторните батерии не е напълно безопасна. при всякакви условия, и литиевите батерии не са изключение. Съществен въпросът не е литиеви батерии безопасни ли са в вСИЧКИ примери ?”но “Какво прави a литий батерия сейф в пазарът начин I планувайте към използване it,и какво трябва I check преди I купи ?”

За купувачите на батерии B2B, дистрибутори, интегриращи въз основа на това, че в момента не е налице достатъчно данни, може да се предположи, че за купувачите на енергосъхранение практическият отговор включва цялата система: клетъчна химия истрия, качество на клетките, проектиране на BMS, зарядно устройство поведение, термично управление, механична защита, инсталиране, проследимост на производителя и документация. Обработване безопасност като a система имот ,не a маркетинг етикет ,is пазарът dI ff източник между един информиран купуват решение и един изложението за избягване на рискове.

За основа върху технологията на литиевите батерии използвайте в тази статия, вж. [ Какво е литиевата батерия ?].

__________________________________________________________________________________________________

Безопасни ли са литиевите батерии?

Литиевите батерии са безопасни, когато са проектирани, произведени, инсталирани, зареждани и използвани правилно. Безопасността не е свойство само на химичния състав. Тя възниква от взаимодействието между качеството на клетките, защитата от BMS, системата за зареждане, корпуса, термичната среда, качеството на инсталирането и начина на експлоатация.

Покупателят трябва да разглежда следното като основни стълбове на безопасното използване на литиеви батерии:

1. Качество на клетките и избор на химичен състав.

2. Защита и калибриране на системата за управление на батерията.

3. Съвместимост на зарядното устройство и профила на зареждане.

4. Топлинно управление на мястото на инсталация.

5. Механична защита срещу удар, вибрации, вода и прах.

6. Правилно свързване, предпазители и заземяване.

7. Проследяемост от производителя, изпитания и документация.

8. Дисциплина при експлоатация, включително ограничения по температура и управление на нивото на заряд.

Ако която и да е от тези опори е слаба, системата става по-малко предсказуема. Ако няколко опори са слаби, системата може да излезе от строя при условия, които иначе би трябвало да понася. Следователно безопасната литиева батерия е резултат от пълна верига за доставки, пълен дизайн на батерийния блок и пълен план за експлоатация.

__________________________________________________________________________________________________

Какво може да направи литиевата батерия небезопасна?

Инцидентите с безопасността на литиевите батерии обикновено са резултат от малък брой повтарящи се основни причини. Всяка причина има типичен механизъм и типичен подход за предотвратяване.

Преизпълване. Прилагането на напрежение над одобрената граница за дадената химия може да предизвика нежелани химични реакции вътре в клетката. Резултатът може да бъде загряване на клетката, генериране на газ, необратима загуба на капацитет и в тежки случаи — вътрешно късо съединение.

Преизтощение. Позволяването на клетката да падне под одобрената ѝ долна граница на напрежение може да повреди структурата на електродите. Силно преизтощена клетка може да не се възстанови, да развие вътрешни къси съединения при презареждане или просто да излезе от строя.

Външно късо съединение. Късо съединение между терминалите на батерията може да предизвика изключително висок ток, загряване, електрически дъги и възможен пожар. Дори връзка с ниско съпротивление при висок ток бързо генерира топлина.

Вътрешно късо съединение. Механични повреди, производствени дефекти, растеж на литиеви дендрити или повреда на сепаратора могат да предизвикат късо съединение вътре в клетката. Вътрешното късо съединение превръща запасената енергия в топлина непосредствено в самата клетка.

Прекомерен ток. Непрекъснат или върхов ток, надвишаващ номиналния лимит на батерията, може да прегрее клетките, да повреди заварките и да напрегне системата за управление на батерията (BMS). Натрупването на топлина е обичайният път към термичен разгръд.

Висока температура. Повишена околна температура, блокирана вентилация, излагане на слънце или топлина от съседно оборудване могат да накарат клетката да влезе в по-малко стабилен химичен режим. Топлината също ускорява почти всички други механизми на остаряване.

Зареждане при ниски температури. Зареждането на литиеви клетки при температури под одобрената за дадената химия може да причини литиево плакене върху анода. Плакенето не е само проблем с капацитета; то е и безопасностен проблем, тъй като плакираният литий може да предизвика вътрешни къси съединения.

Механични повреди. Падане, пробиване, силна вибрация или компресия могат да деформират клетката и да разрушат вътрешните разделители. Повредена клетка може да изглежда функционална, но може да се повреди неочаквано при натоварване.

Ниско качество на производството. Неравномерно покритие на електродите, замърсен електролит, слаби заварки или лошо запечатване могат да внесат скрити дефекти, които се проявяват едва след месеци употреба.

Неправилна инсталация. Твърде тънки кабели, липса на предпазители, неправилно заземяване, запушени вентилационни отвори или нестабилно монтиране увеличават риска. Дори батерия от високо качество може да стане опасна при неправилна инсталация.

Липса на документация или проследимост. Покупателят, който не може да проследи произхода на клетката, версията на софтуера на BMS, партидните записи или сертификатите за изпитания, поема допълнителен риск в доставковата верига.

Тези основни причини са поводът безопасността да се оценява като система, а не като отделно декларирано свойство.

__________________________________________________________________________________________________

Какво е термичен разгон и могат ли литиевите Батерии да пламнат?

Термична неконтролируемо разрастване описва a държава отвътре a cel в който топлината генерация надвишава пазарът cel ’с възможност към разсейва се топлината .Еднократно a клетката преминава този праг, вътрешната температура бързо нараства. Химията ускорява собственото си разлагане, отделяйки повече топлината и ,в някои фармацевт рискове ,б) възпламеняеми газ .Пазарът резултат може be вентилиране ,б) ре ,или експлозия в зависимост включено пазарът cel държава , капсула и заобикаляща среда.

Термичното неконтролируемо разрастване не е нормално работно състояние. Това е състояние на повреда, което изисква иницииращо събитие, като например сериозно презареждане, вътрешно късо съединение, механична повреда или външно въздействие. б) относно. Най-добре проектираните литиеви батерии никога не влизат в това състояние до сега години нормална употреба поради защитните системи, които предотвратяват събитията, водещи до него.

Литиева батерия може да пламне б) при определени условия на повреда, но това е раз ff лично от твърдението, че литиевите ба терии са по своята същност небезопасни при нормална употреба. Целта на проектирането за безопасност е да се запазят клетките извън условията, които водят до топлинен неконтролируем процес, без да се твърди, че такъв неконтролируем процес е невъзможен при всякакво неправилно използване. Защитата е многослойна: подбор на клетки, система за управление на батерията (BMS), корпус, инсталиране и практика при експлоатация – всеки от тези елементи намалява вероятността от влизане в състояние на повреда .

__________________________________________________________________________________________________

Как BMS подобрява безопасното използване на литиевите батерии?

Системата за управление на батерията (BMS) е електронният контролен слой вътре в литиевата батерия. Тя следи напрежението на клетките, тока, температурата и понякога и степента на зареждане. Когато някое измерване надхвърли одобрената граница, BMS прекъсва или ограничава работата на батерията.

Често срещани функции на BMS включват:

Защита от пренареждане: спира зареждането, когато напрежението на елемента надвиши горната граница.

Защита от прекомерно изтощаване: спира разреждането, когато напрежението на елемента падне под долната граница.

Защита от прекомерен ток: ограничава или прекъсва тока при аномална консумация.

Защита срещу късо съединение: открива много висок ток и бързо прекъсва батерията.

Мониторинг на температурата: приостанавя работата си, когато температурата е извън одобрените граници.

Балансиране на елементите: уравновесява напреженията на елементите, за да не избутват по-слабите елементи целия блок над допустимите граници.

Комуникация и аларми: съобщава нивото на заряд, алармите и неизправностите на инвертора, дисплея или системата за наблюдение.

Системата за управление на батерията (BMS) намалява риска, но не елиминира целия риск. BMS има собствени ограничения по ток, време на реакция и надеждност,

характеристики. Лошо проектирана BMS може да не реагира, да не се възстанови или да внесе собствени режими на отказ. Наличието на BMS е следователно необходимо, но недостатъчно условие за безопасност. Тя трябва да се комбинира с правилно монтирани кабели и правилен зарядно устройство настройки, правилна инсталация и батерийен пакет, изграден от клетки от високо качество.

__________________________________________________________________________________________________

Дали батериите LiFePO4 са по-безопасни от другите литиево-йонни батерии?

LiFePO4 или литиево-железо-фосфат е широко считан за сравнително стабилна литиево-йонна химия за стационарни и мобилни системи за съхранение на енергия. Катодната ѝ химия е по-термично стабилна от слоестите оксидни химии, често използвани в потребителски електронни устройства с по-висока енергийна плътност. При тестове за злоупотреба клетките LiFePO4 по-рядко влизат в термичен разгон при същата тригерна енергия, както някои други химии.

Затова LiFePO4 е често срещана в приложения, където термичната стабилност и дългият брой цикли имат по-голямо значение от компактната енергийна плътност. Битови системи за съхранение, автономни слънчеви инсталации, батерийни банки за каравани и морски съдове, както и много комерсиални системи за съхранение на енергия използват LiFePO4 точно защото тя понася повредни условия с по-нисък риск от катастрофален термичен разгон.

Обаче LiFePO4 не е имунна срещу рисковете за безопасност. При тежко неправилно използване тя все още може да изпусне газове, да дими или да допринесе за пожар. Химичният състав е само една част от системата за безопасност, а не заместител на такава система. Качеството на клетките, конструкцията на системата за управление на батерията (BMS), поведението на зарядното устройство, корпусът, инсталацията и практиката при експлоатацията остават съществени. Изборът на LiFePO4 поради по-високата ѝ безопасност е разумен; предположението, че LiFePO4 отстранява необходимостта от останалата част от системата за безопасност, не е обосновано.

За по-задълбочено разглеждане на химичния състав на LiFePO4 вижте [ Какво е батерия от тип LiFePO4 ?].

__________________________________________________________________________________________________

Как могат You Make Lithium Batter y Use Safer?

Практичен набор от навици намалява повечето избягваеми рискове при използването на литиеви батерии.

Използвайте съвместимо зарядно устройство. Съгласувайте зарядното устройство с химичния състав на батерията, напрежението ѝ и одобрената зарядна крива. Зарядно устройство за оловно-киселинни батерии, използвано за литиева батерия, или неподходяща настройка на напрежението могат да причинят многократен стрес от прекомерно зареждане или признаци на недозареждане. следвайте спецификациите за напрежение и ток.

Следвайте спецификациите за напрежение и ток. Спазвайте номиналния ток за непрекъснато разреждане на батерията, пиковия ток и максималния ток за зареждане. Превишаването на тези стойности може да не доведе до незабавен отказ, но намалява срока на експлоатация и увеличава напрежението върху батерията.

Останете в рамките на одобрените температурни граници. Избягвайте зареждането при температури под минималната температурна граница за дадената химия. Избягвайте експлоатация или зареждане при екстремно високи температури. Когато условията редовно надвишават тези граници, инсталирайте система за подгряване, охлаждане или изолация.

Избягвайте повредени батерии. Падане, пробиване, подуване, изтичане или необичайна миризма са признаци, че батерията е небезопасна. Спрете незабавно нейната употреба. и следвайте инструкциите за безопасност, предоставени от производителя. Самоделният ремонт на повредена литиева батерия е опасен и не трябва да се опитвате да го извършите.

Използвайте правилни кабели и защитни устройства. Подберете сечението на кабелите според тока, използвайте предпазители или прекъсвачи с номинал, подходящ за системата, и следвайте инструкциите за инсталиране, посочени в ръководството за батерията. Неплътните връзки и недостатъчно дебелите кабели водят до прегряване още преди да се прояви функционален отказ.

Не заобикаляйте системата за управление на батерията (BMS). Системата за управление на батерията (BMS) съществува, защото отделните клетки и батерийните блокове могат да излязат от строя. Премахването или заобикалянето ѝ може да подложи батерията на условия, при които тя никога не е проектирана да функционира. Ако BMS се задейства многократно, правилното действие е да се извърши диагностика на системата, а не да се деактивира защитата.

Спазвайте режима на зареждане и нивото на заряд (SOC) за съхранение. Някои литиеви химически съставки позволяват съхранение при пълен заряд; други предпочитат частичен заряд. Следвайте ръководството за батерията, особено при сезонно съхранение, и я съхранявайте на хладно и сухо място.

За условия, които повреждат батерията и с времето могат да създадат риск за безопасност, вижте [Какво поврежда литиева батерия? ].

__________________________________________________________________________________________________

Рискове за безопасността на литиевите батерии и мерки за защита

В таблицата по-долу са обединени най-често срещаните рискове за безопасност с типичния механизъм и типичната защита или превенция. Използвайте я като бърза справка, а не като заместител на ръководството на производителя.

Купувачът, който проявява грижа за безопасността, трябва да може да посочи документирана защита за всеки от горепосочените елементи, преди да одобри система за литиеви батерии.

__________________________________________________________________________________________________

Какво трябва да проверят купувачите преди да закупят литиева батерия?

Процедурата за набавка, насочена към безопасността, включва проверка на батерията, системата и доставчика. Следващият списък е практически стартов начален пункт. точка.

Батерия страна.

1. Избор на химичен състав. Потвърдете, че химическият състав отговаря на приоритетите на приложението. LiFePO4 е разпространен за стационарни и мобилни системи за съхранение на енергия, но в специфични случаи могат да са подходящи и други химически състави.

2. Качество и проследимост на клетките. Попитайте дали клетките се набавят от идентифицируеми производители с документирани партидни записи.

3. Спецификации на BMS. Прегледайте ограниченията за прекомерно напрежение, недостатъчно напрежение, прекомерен ток, късо съединение и температура. Потвърдете поведението на BMS при комуникация и нулиране.

4. Непрекъснат и пиков ток. Съгласувайте непрекъснатите и пиковите характеристики на батерията с инвертора и с най-голямата очаквана товарна мощност.

5. Работен температурен диапазон. Потвърдете ограниченията за зареждане и разреждане по температура спрямо мястото на планираната инсталация.

6. Защита при зареждане при ниски температури. Потвърдете, че зареждането е блокирано или ограничено при температури под одобрената от химията граница.

7. Корпус и механична защита. Прегледайте корпуса, монтажните точки, устойчивостта към вибрации и всяка релевантна степен на защита срещу проникване за приложението.