Jsou lithiové baterie bezpečné?

Úvod.

Lithiové baterie lze bezpečně používat, jsou-li vhodné jejich články, konstrukce balení , systém pro správu baterií (BMS), nabíjecí zařízení, instalace a provozní podmínky . Žádná dobíjecí bateriová chemie není za všech podmínek zcela bezpečná a lithiové baterie nejsou výjimkou. Klíčovou otázkou není „Jsou lithiové baterie bezpečné v vŠE pouzdra ?”ale “Co dělá a lithium baterie trezor v trh způsob I plánovat do použití it,a co od I zaškrtnout před I koupit ?”

Pro obchodní nákupce baterií, distributory, integrátory a poskytovatele napájení pro rekreační vozidla a mobilní zařízení, zákazníky OEM, dovozce a nákupce komerčních úložišť energie je praktická odpověď založena na celém systému: chemii článků, kvalitě článků, návrhu BMS, nabíječce .chování, tepelné řízení, mechanická ochrana, instalace, sledovatelnost výrobce a dokumentace. Zpracování bezpečnost například a systém vlastnost ,ne a marketing štítek ,is trh dI ff reference mezi jeden informovaný koupí rozhodnutí a jeden paprsky pro předcházení nepotřebnému riziku.

Pro základní informace o technologii lithiových baterií používané v tomto článku viz [ Co je lithiová baterie ?].

__________________________________________________________________________________________________

Jsou lithiové baterie bezpečné?

Lithiové baterie jsou bezpečné, pokud jsou správně navržené, vyrobené, nainstalované, nabíjené a používané. Bezpečnost není vlastností samotné chemie. Vzniká interakcí kvality článků, ochrany BMS, nabíjecího systému, pouzdra, tepelného prostředí, kvality instalace a provozního chování.

Kupující by měl následující považovat za hlavní pilíře bezpečnosti lithiových baterií:

1. Kvalita článků a výběr chemie.

2. Ochrana a kalibrace systému pro správu baterií.

3. Kompatibilita nabíječky a nabíjecího profilu.

4. Tepelné řízení na místě instalace.

5. Mechanická ochrana proti nárazu, vibracím, vodě a prachu.

6. Správné zapojení, pojistkování a uzemnění.

7. Sledovatelnost výrobce, zkoušky a dokumentace.

8. Pravidla provozu, včetně teplotních limitů a řízení stavu nabití.

Je-li kterýkoli z těchto pilířů slabý, systém se stává méně předvídatelným. Jsou-li slabé více pilířů, může dojít ke selhání systému za podmínek, které by jinak měl snést. bezpečná lithiová baterie je proto výsledkem kompletního dodavatelského řetězce, kompletního návrhu bateriového modulu a kompletního provozního plánu.

__________________________________________________________________________________________________

Co může způsobit, že se lithiová baterie stane nebezpečnou?

Bezpečnostní incidenty s lithiovými bateriemi jsou obvykle způsobeny malým počtem opakujících se hlavních příčin. Každá z těchto příčin má typický mechanizmus a typický přístup k prevenci.

Přebíjení. Použití napětí nad schváleným limitem pro danou chemii může vyvolat nežádoucí chemické reakce uvnitř článku. Výsledkem může být zahřívání článku, tvorba plynu, trvalá ztráta kapacity a v extrémních případech vnitřní zkrat.

Přehlubování. Pokles napětí článku pod schválenou dolní mez může poškodit strukturu elektrod. Silně přehlubovaný článek se nemusí obnovit, při opětovném nabíjení se v něm může vytvořit vnitřní zkrat nebo může jednoduše selhat.

Vnější zkrat. Zkrat mezi svorkami baterie může vyvolat extrémně vysoký proud, zahřívání, elektrický oblouk a možný požár. I spojení s nízkým odporem při vysokém proudu rychle generuje teplo.

Vnitřní zkrat. Mechanické poškození, výrobní vady, růst lithiových dendritů nebo porucha separátoru mohou způsobit zkrat uvnitř článku. Vnitřní zkrat přeměňuje uloženou energii na teplo přímo uvnitř článku.

Nadměrný proud. Trvalý nebo špičkový proud přesahující jmenovitý limit baterie může způsobit přehřátí článků, poškození svarů a zátěž řídícího systému baterie (BMS). Hromadění tepla je běžnou cestou k tepelnému rozbehnutí.

Vysoká teplota. Zvýšená okolní teplota, ucpaná ventilace, expozice slunečnímu záření nebo teplo od paralelně umístěného zařízení mohou přivést článek do méně stabilního chemického režimu. Teplo také urychluje téměř všechny ostatní mechanismy stárnutí.

Nabíjení za nízkých teplot. Nabíjení lithiových článků při teplotách nižších než povolené pro danou chemii může způsobit vytváření lithiového povlaku na anodě. Tento povlak není pouze problémem kapacity; je to také bezpečnostní problém, protože usazený litium může způsobit vnitřní zkraty.

Mechanické poškození. Pád, průstřel, silné vibrace nebo stlačení mohou deformovat článek a poškodit vnitřní separátory. Poškozený článek se může zdát funkční, ale může selhat bez varování za zatížení.

Nízká kvalita výroby. Nedostatečně rovnoměrné nanesení elektrod, kontaminovaný elektrolyt, slabé svařeniny nebo nedostatečné utěsnění mohou způsobit skryté vady, které se projeví až po měsících provozu.

Nesprávná instalace. Příliš tenké vodiče, chybějící pojistky, nesprávné uzemnění, ucpaná ventilace nebo nestabilní upevnění zvyšují riziko. I baterie vysoce kvalitního provedení se může stát nebezpečnou, je-li nainstalována nesprávně.

Chybějící dokumentace nebo stopovatelnost. Zákazník, který nemůže zjistit původ článku, verzi firmware BMS, dávkové záznamy nebo certifikáty zkoušek, přebírá dodatečné riziko dodavatelského řetězce.

Tyto hlavní příčiny jsou důvodem, proč musí být bezpečnost posuzována jako systém, nikoli jako jediná funkční charakteristika.

__________________________________________________________________________________________________

Co je tepelný rozbeh a mohou lithiové Baterie hořet?

Tepelný nekontrolovatelný běh popisuje a stát uvnitř a buňka v který teplo generace přesahuje trh buňka ’s schopnost do rozptýlit se teplo .Jednou a buňka překročí tento práh, vnitřní teplota rychle stoupne. Chemická reakce urychluje vlastní rozklad a uvolňuje více teplo a ,v některé lékárník řady ,fi hořlavé plyn .Trh výsledek cAN be ventilace ,fi re ,nebo explose podle zapnuto trh buňka stát , uzavření a okolní prostředí.

Nezvladatelný tepelný běh není normálním provozním stavem. Je to poruchový stav vyžadující spouštěcí událost, například závažné přebíjení, vnitřní zkrat, mechanické poškození nebo vnější fi teplo. Většina dobře navržených lithiových baterie nikdy nevstupují do tohoto stavu setkat roky normálního používání protože ochranné systémy brání vzniku událostí, které by tento stav vyvolaly.

Lithiová baterie může chytit fi oheň za určitých poruchových podmínek, ale to se liší od tvrzení, že lithiové ba ff terie jsou z principu nebezpečné při normálním používání. Cílem návrhu z hlediska bezpečnosti je udržet články mimo podmínky, které vedou k tomuto jevu ad na tepelné rozbeh, neznamená to, že se rozbeh nemůže vyskytnout za žádných podmínek zneužití. Ochrana je vícevrstvá: výběr článků, řídicí systém baterie (BMS), pouzdro, instalace a provozní postupy každý snižují pravděpodobnost vstupu do poruchového stavu.

__________________________________________________________________________________________________

Jak BMS zvyšuje bezpečnost lithiových baterií?

Řídicí systém baterie (BMS) je elektronická řídicí vrstva uvnitř lithiové baterie. Sleduje napětí článků, proud, teplotu a někdy i stav nabití. Pokud měřená hodnota překročí povolenou mez, BMS odpojí nebo omezí provoz baterie.

Běžné funkce BMS zahrnují:

Ochrana proti přebití: zastavení nabíjení, když napětí článku překročí horní mez.

Ochrana proti hlubokému vybíjení: přeruší vybíjení, když napětí článku klesne pod dolní limit.

Ochrana proti přetížení proudem: omezí nebo odpojí proud při abnormální spotřebě.

Ochrana proti zkratu: detekuje velmi vysoký proud a rychle odpojí baterii.

Sledování teploty: pozastaví provoz, je-li teplota mimo povolený rozsah.

Vyvažování článků: vyrovnává napětí článků, aby slabší články nepřetěžovaly celý balíček nad povolené meze.

Komunikace a poplachy: hlásí stav nabití, poplachy a poruchy invertoru, displeji nebo monitorovacímu systému.

BMS snižuje riziko, ale neodstraňuje veškeré riziko. BMS má vlastní limity proudu, dobu odezvy a spolehlivost.

špatně navržený BMS může selhat v reakci, nemusí se resetovat nebo dokonce může zavést vlastní režimy poruchy. Přítomnost BMS je proto nutnou, avšak nedostačující podmínkou pro bezpečnost. Musí být doplněn správným zapojením, správnými nastaveními nabíječky, správnou instalací a bateriovým balíčkem sestaveným z kvalitních článků.

__________________________________________________________________________________________________

Jsou baterie LiFePO4 bezpečnější než jiné lithiové baterie?

LiFePO4, neboli lithno-železo-fosfát, je široce považován za relativně stabilní lithiovou chemii pro stacionární i mobilní úložiště energie. Jeho katodová chemie je tepelně stabilnější než vrstvené oxidové chemie často používané v vysoce energetických spotřebních elektronických zařízeních. Při testování zátěže mají buňky LiFePO4 nižší pravděpodobnost vstupu do tepelného rozbehnutí při stejné spouštěcí energii než některé jiné chemie.

LiFePO4 se proto běžně používá v aplikacích, kde je důležitější tepelná stabilita a dlouhá životnost cyklů než kompaktní energetická hustota. Domácí úložiště, mimo síťové solární systémy, bateriové banky pro rekreační vozidla (RV) a lodě, jakož i mnoho komerčních systémů úložiště energie, využívají právě LiFePO4, protože snáší poruchové stavy s menším rizikem katastrofálního tepelného rozbehnutí.

LiFePO4 však není imunní vůči bezpečnostním rizikům. Při extrémním zneužití může stále vypouštět plyny, kouřit nebo přispívat k požáru. Chemie je jen jednou součástí bezpečnostního systému, nikoli náhradou za něj. Kvalita článků, návrh řídícího systému baterie (BMS), chování nabíječky, pouzdro, instalace a provozní postupy zůstávají nezbytné. Výběr LiFePO4 proto, že je „bezpečnější“, je rozumný; předpokládat však, že LiFePO4 eliminuje potřebu zbytku bezpečnostního systému, není.

Podrobnější vysvětlení chemie LiFePO4 najdete v [ Co je baterie LiFePO4 ?].

__________________________________________________________________________________________________

Jak mohou Why Do Lithium Batteries Use Safer? proč jsou lithiové baterie bezpečnější?

Praktický soubor zvyků snižuje většinu vyhnutelných rizik spojených s používáním lithiových baterií.

Používejte kompatibilní nabíječku. Přizpůsobte nabíječku chemii baterie, napětí a schválenému nabíjecímu profilu. Použití olověné nabíječky na lithiovou baterii nebo nesprávné nastavení napětí může způsobit opakované přenabíjení nebo příznaky nedonabíjení. dodržujte specifikace napětí a proudu.

Dodržujte specifikace napětí a proudu. Dodržujte průběžné vybíjecí proudové zatížení baterie, špičkový proudový rating a maximální nabíjecí proud. Překročení těchto hodnot nemusí vést okamžitě k poruše, ale může zkrátit životnost a zvýšit zátěž.

Zůstaňte v rámci schválených teplotních limitů. Nenabíjejte při teplotách pod dolním teplotním limitem chemie baterie. Vyhněte se provozu nebo nabíjení za extrémního horka. Pokud podmínky pravidelně přesahují limity, přidejte topení, chlazení nebo izolaci.

Vyhněte se poškozeným bateriím. Dopad, propíchnutí, nafouknutí, únik elektrolytu nebo neobvyklý zápach jsou znaky nebezpečné baterie. Okamžitě ji odstavte z provozu. a dodržujte bezpečnostní pokyny výrobce. Zkoušet opravit poškozenou lithiovou baterii improvizovanými prostředky je nebezpečné a nesmí se pokoušet.

Používejte správné zapojení a ochranu. Velikost kabelu musí odpovídat proudu, používejte pojistky nebo jističe s vhodným proudovým ratingem pro daný systém a dodržujte montážní pravidla uvedená v manuálu baterie. Uvolněné spoje a příliš tenké kabely způsobují zahřívání ještě před tím, než dojde k funkčnímu selhání.

Nepřeklápějte systém pro správu baterií (BMS). BMS existuje proto, že jednotlivé články i balíčky mohou selhat. Jeho odstranění nebo obejití může baterii vystavit podmínkám, kterým nebyla nikdy navržena k přežití. Pokud se BMS opakovaně aktivuje, je správným postupem prozkoumat celý systém, nikoli ochranu deaktivovat.

Dodržujte režim nabíjení a úroveň SOC pro ukládání. Některé lithiové chemické složení umožňují ukládání plně nabité baterie; jiné preferují částečné nabití. Postupujte podle návodu k baterii, zejména při sezónním ukládání, a ukládejte ji na chladné, suché místo.

Podmínky poškozující baterii a s časem vyvolávající bezpečnostní riziko najdete v části [Co poškozuje lithiovou baterii?]. ].

__________________________________________________________________________________________________

Bezpečnostní rizika lithiových baterií a opatření na jejich ochranu

Následující tabulka uvádí nejčastější bezpečnostní rizika spolu s typickým mechanismem jejich vzniku a typickými opatřeními na ochranu či prevenci. Používejte ji jako rychlý přehled, nikoli jako náhradu za výrobce poskytnutý návod.

Bezpečnostně orientovaný kupující by měl být schopen uvést doloženou ochranu pro každý řádek výše, než schválí systém lithiových baterií.

__________________________________________________________________________________________________

Co by měli kupující zkontrolovat před nákupem lithiové baterie?

Bezpečnostně zaměřená zakoupení kontroluje baterii, systém a dodavatele. Následující seznam je praktickým výchozím bodem. 1. Výběr chemie.

Baterie strana.

1. Výběr chemie. Potvrďte, zda chemické složení odpovídá prioritám daného použití. LiFePO4 je běžné pro stacionární i mobilní úložiště energie, avšak v konkrétních případech mohou být vhodná i jiná chemická složení.

2. Kvalita článků a jejich stopovatelnost. Zeptejte se, zda jsou články dodávány od identifikovatelných výrobců s dokumentovanými dávkovými záznamy.

3. Specifikace řídicího systému baterie (BMS). Zkontrolujte meze nadpětí, podpětí, přetížení proudem, zkratu a teploty. Potvrďte komunikační chování BMS a chování při resetování.

4. Trvalý a špičkový proud. Přizpůsobte trvalé a špičkové hodnoty baterie invertoru a největšímu očekávanému zatížení.

5. Rozsah provozních teplot. Potvrďte meze teplot pro nabíjení a vybíjení vzhledem k plánovanému místu instalace.

6. Ochrana proti nabíjení za nízkých teplot. Ověřte, zda je nabíjení blokováno nebo omezeno při teplotách pod schváleným prahovým hodnotám pro danou chemii.

7. Pouzdro a mechanická ochrana. Zkontrolujte pouzdro, montážní body, odolnost vůči vibracím a jakékoli stupně krytí proti vniknutí (IP), které jsou pro dané použití relevantní.