Er lithiumbatterier sikre?

Introduktion.

Lithiumbatterier kan bruges sikkert, når deres celler og pakkeudformning , batteristyringssystem (BMS), opladnings udstyr, installation og driftsbetingelser er passende . Ingen genopladelig batterikemi er fuldstændig risikofri under alle betingelser, og lithiumbatterier udgør ingen undtagelse. Den relevante spørgsmål er ikke “Er lithiumbatterier sikre i aLLE sager ?”- Men... “Hvad er det? gør a lithium batteri sikker i markedet vej I planlæg til brug it,og hvad er det? bør I kontroller før I køb ?”

For B2B-batterikøbere, distributører, integrat ører, RV- og mobilstrømleverandører, OEM-kunder, importører og erhvervsmæssige energilagringkøbere er det praktiske svar afhængigt af hele systemet: cellekemi , cellekvalitet, BMS-design, oplader adferd, termisk styring, mekanisk beskyttelse, installation, producentsporbarhed og dokumentation. Behandling sikkerhed som a system ejendom ,- Nej, ikke a markedsføring etiket ,is markedet af ff reference mellem et informeres køber beslutning og et eksponering for at undgå risici, der kan undgås.

For en grundlag for litiumbatteriteknologi brug i denne artikel, se [ Hvad er en lithium-batteri ?] .

__________________________________________________________________________________________________

Er lithiumbatterier sikre?

Litiumbatterier er sikre, når de er korrekt designet, fremstillet, installeret, opladt og anvendt. Sikkerhed er ikke udelukkende en egenskab ved kemien. Den opstår gennem samspillet mellem cellekvalitet, BMS-beskyttelse, opladningssystem, omkapsling, termisk miljø, installationskvalitet og brugsadfærd.

En køber bør betragte følgende som de vigtigste søjler i sikkerheden for litiumbatterier:

1. Cellekvalitet og valg af kemisk sammensætning.

2. Beskyttelse og kalibrering af batteristyringssystemet.

3. Kompatibilitet mellem oplader og opladningsprofil.

4. Termisk styring på installationsstedet.

5. Mekanisk beskyttelse mod stød, vibration, vand og støv.

6. Korrekt tilslutning, sikring og jordforbindelse.

7. Fremstillerens sporbarehed, testning og dokumentation.

8. Driftsdisiplin, herunder temperaturgrænser og styring af ladestatus.

Hvis en af disse søjler er svag, bliver systemet mindre forudsigeligt. Hvis flere søjler er svage, kan systemet fejle under forhold, som det ellers burde kunne tåle. En sikker litiumbatteri er derfor resultatet af en komplet leveringskæde, en komplet pakkekonstruktion og en komplet driftsplan.

__________________________________________________________________________________________________

Hvad kan få en litiumbatteri til at blive usikker?

Sikkerhedsforhold ved lithiumbatterier skyldes normalt et lille antal gentagende rodårsager. Hver årsag har en typisk mekanisme og en typisk forebyggelsesmetode.

Overlading. At anvende en spænding over den kemis godkendte grænse kan medføre uønskede kemiske reaktioner inden i cellen. Resultatet kan være opvarmning af cellen, gasdannelse, permanent kapacitetstab og i alvorlige tilfælde intern kortslutning.

Underspændingsladning. At lade en celle falde under dens godkendte nedre spændingsgrænse kan beskadige elektrodestrukturen. En kraftigt underspændingsladet celle kan måske ikke genoprettes, kan udvikle interne kortslutninger ved genopladning eller kan simpelthen svigte.

Ekstern kortslutning. En kortslutning over batteriets terminaler kan frembringe ekstremt høj strøm, opvarmning, bueudladning og mulig brand. Selv en lavmodstandforbindelse ved høj strøm genererer hurtigt varme.

Intern kortslutning. Mekanisk skade, fremstillingsfejl, vækst af litiumdendritter eller adskillerfejl kan skabe kortslutninger inden i en celle. En intern kortslutning omdanner den lagrede energi til varme inden i selve cellen.

For stor strøm. Kontinuerlig eller topstrøm ud over batteriets angivne grænse kan overopvarme celler, beskadige svejsninger og belaste BMS. Varmeakkumulering er den almindelige årsag til termisk løberi.

Høj temperatur. Forhøjet omgivelsestemperatur, blokeret ventilation, soludpostning eller varme fra udstyr i parallel kan drive en celle ind i en mindre stabil kemisk tilstand. Varme accelererer også næsten alle andre aldringsmekanismer.

Opladning ved lav temperatur. At oplade litiumceller ved en temperatur under den kemis godkendte temperatur kan føre til litiumaflejring på anoden. Aflejring er ikke kun et kapacitetsproblem; det er også et sikkerhedsproblem, fordi aflejret litium kan skabe interne kortslutninger.

Mekanisk beskadigelse. Fald, punktering, kraftig vibration eller komprimering kan deformere cellen og ødelægge de interne separatorer. En beskadiget celle kan stadig virke normalt, men kan fejle uventet under belastning.

Dårlig fremstillingskvalitet. Uensartet elektrodebelægning, forurenet elektrolyt, svage svejsninger eller dårlig forsegling kan indføre skjulte fejl, der først bliver synlige efter måneders brug.

Forkert installation. For små ledninger, manglende sikringer, forkert jordforbindelse, blokeret ventilation eller ustabil montering øger alle risikoen. Selv en batteri af høj kvalitet kan blive usikkert, hvis det installeres forkert.

Manglende dokumentation eller sporbarehed. En køber, der ikke kan spore cellens oprindelse, BMS-firmwareversionen, partioplysninger eller testcertifikater, påtager sig ekstra risici i forsyningskæden.

Disse årsagssammenhænge er grunden til, at sikkerhed skal vurderes som et system i stedet for som en enkelt funktionspåstand.

__________________________________________________________________________________________________

Hvad er termisk løberi, og kan litium- Batterier antænde?

Termisk afsked beskriver a stat indeni a celle i som varme generation overstiger markedet celle ’s evne til udskille varme .En gang a når cellen overskrider denne grænse, stiger den indre temperatur hurtigt. Den kemiske proces det er en af de vigtigste faktorer, der er forbundet med mere varme og ,i nogle farmaceut ries ,fi afskrækkende gas .Markedet resultat kan be udluftning ,fi re ,eller udbrud afhængigt til markedet celle stat , indhegning og omgivende miljø.

Varmeudløser er ikke en normal driftstilstand. Det er en fejlstat. e der kræver en indledende hændelse, f.eks. alvorlig overladning, intern kort, mekanisk beskadigelse eller ekstern fi - Det er ikke rigtigt. Den mest veludformede lithium batterier kommer aldrig ind i denne tilstand på år med normal brug fordi beskyttelsessystemer forhindrer de udløsende begivenheder.

En litiumbatteri kan antænde fi under bestemte fejltilstande, men det er forskelligt fra at påstå, at litiumbatterier ff er i sig selv usikre ved normal brug. Målet med sikkerhedsdesign er at holde cellerne uden for de forhold, der fører til dette til termisk udbrud, men påstår ikke, at et udbrud er umuligt under enhver form for misbrug. Beskyttelsen er lagdelt: valg af celle, BMS, omkapsling, installation og driftspraksis reducerer hver især sandsynligheden for at nå en fejlstilling .

__________________________________________________________________________________________________

Hvordan forbedrer en BMS lithiumbatterisikkerheden?

Batteristyringssystemet (BMS) er den elektroniske styrelag inden i et lithiumbatteri. Det overvåger cellespændinger, strøm, temperatur og nogle gange ladestatus. Når en måling overstiger en godkendt grænse, afbryder eller begrænser BMS batteriets funktion. .

Almindelige BMS-funktioner omfatter:

Overladebeskyttelse: stopper opladning, når en cellespænding overstiger den øvre grænse.

Beskyttelse mod dyb afladning: stopper afladning, når spændingen i en celle falder under den nedre grænse.

Overstrømsbeskyttelse: begrænser eller afbryder strømmen ved unormale forbrugsforhold.

Kortslutningsbeskyttelse: registrerer meget høj strøm og afbryder batteriet hurtigt.

Temperaturmåling: sætter driften på pause, når temperaturen er uden for den godkendte temperaturinterval.

Cellebalance: jævner celle-spændingerne, så svagere celler ikke presser batteripakken ud over grænserne.

Kommunikation og advarsler: rapporterer ladestatus, advarsler og fejl til inverteren, displayet eller overvågningssystemet.

Et BMS reducerer risikoen, men eliminerer ikke al risiko. Et BMS har egne strømgrænser, reaktionstid og pålidelighed

karakteristika. Et dårligt designet BMS kan undlade at reagere, kunne mislykkes med at nulstille eller selv introducere nye fejlmønstre. Tilstedeværelsen af et BMS er derfor en nødvendig, men ikke tilstrækkelig betingelse for sikkerhed. Det skal kombineres med korrekt ledningsføring, korrekte laderindstillinger, korrekt installation og et batteriopbygget af kvalitetsceller. karakteristika. Et dårligt designet BMS kan undlade at reagere, kunne mislykkes med at nulstille eller selv introducere nye fejlmønstre. Tilstedeværelsen af et BMS er derfor en nødvendig, men ikke tilstrækkelig betingelse for sikkerhed. Det skal kombineres med korrekt ledningsføring, korrekte laderindstillinger, korrekt installation og et batteriopbygget af kvalitetsceller.

__________________________________________________________________________________________________

Er LiFePO4-batterier sikrere end andre litium-ion-batterier?

LiFePO4, eller lithiumjernfosfat, anses bredt for at være en relativt stabil litium-ion-kemi til stationær og mobilt energilagring. Dens katodekemi er mere termisk stabil end de lagdelte oxidkemier, der ofte anvendes i højenergiforbrugerelktronik. I misbrugstests er LiFePO4-celler mindre tilbøjelige til at gå ind i termisk udestående ved samme udløsende energi som nogle andre kemier.

LiFePO4 er derfor almindeligt anvendt i applikationer, hvor termisk stabilitet og lang cyklusliv er vigtigere end kompakt energitæthed. Boliglagring, off-grid solceller, campingvogn- og fritidsbådehusholdningsbatterier samt mange kommercielle energilagringssystemer bruger netop LiFePO4, fordi det tåler fejltilstande med mindre risiko for katastrofal termisk udestående.

LiFePO4 er imidlertid ikke immun over for sikkerhedsrisici. Under alvorlig misbrug kan det stadig udlufte, ryge eller bidrage til ild. Kemikaliet er en del af et sikkerhedssystem, ikke en erstatning for et. Cellekvalitet, BMS-design, opladningsoptræden, indkapsling, installation og det er vigtigt, at der fortsat er god drift. At vælge LiFePO4, fordi det er sikrere, er rimeligt; at antage, at LiFePO4 fjerner behovet for resten af sikkerhedssystemet, er ikke.

For en dybere behandling af LiFePO4-kemi, se [ Hvad er et LiFePO4-batteri ?].

__________________________________________________________________________________________________

Hvordan kan Du laver lithiumbatterer - Bruger du Safer?

Et sæt praktiske vaner reducerer størstedelen af den risiko, der kan undgås ved brug af lithiumbatterier.

Brug en kompatibel oplader. Laderen skal matche batteriets kemiske sammensætning, spænding og godkendte ladningsprofil. En blysyre laderen på et lithiumbatteri eller en mismatched spændingsindstilling kan forårsage gentagne overladningsbelastninger eller underladningssymptomer.

Følg spændings- og strømreglerne. Overhold batteriens kontinuerlige afladningshastighed, topstrømshastigheden og maksimale opladningsstrøm. At overskride disse værdier kan muligvis ikke medføre øjeblikkelig fejl, men kan forkorte levetiden og øge påvirkningen.

Hold dig inden for de godkendte temperaturgrænser. Undgå at oplade ved temperaturer under kemienes lavtemperaturgrænse. Undgå at bruge eller oplade i ekstrem varme. Hvor forholdene regelmæssigt overskrider grænserne, skal der tilføjes opvarmning, køling eller isolering.

Undgå beskadigede batterier. Fald, gennemboring, svulmning, utætheder eller usædvanlig lugt er tegn på, at et batteri er usikkert. Stop brugen af det og følg producentens sikkerhedsanvisninger. Selvbyggede reparationer af beskadigede litiumbatterier er farlige og bør ikke forsøges.

Brug korrekt tilslutning og beskyttelse. Tilpas kabelstørrelsen til strømmen, brug sikringer eller afbrydere, der er dimensioneret til systemet, og følg batterimanualens installationsregler. Løse forbindelser og for små kabler forårsager opvarmning, inden de forårsager funktionsfejl.

Undlad at omgå BMS. Et BMS findes, fordi enkelte celler og batteripakker kan svigte. At fjerne eller omgå det kan udsætte batteriet for forhold, som det aldrig er designet til at overleve. Hvis et BMS udløses gentagne gange, er den rigtige handling at undersøge systemet, ikke at deaktivere beskyttelsen.

Overhold opladningstilstand og lagrings-SoC. Nogle litiumkemi-typer tåler lagring ved fuld opladning; andre foretrækker delvis opladning. Følg batterimanualen, især ved sæsonmæssig lagring, og opbevar på et køligt, tørt sted.

For forhold, der skader batteriet og kan skabe sikkerhedsrisici over tid, se [Hvad skader et litiumbatteri? ].

__________________________________________________________________________________________________

Sikkerhedsrisici og beskyttelsesforanstaltninger for litiumbatterier

Tabellen nedenfor parer de mest almindelige sikkerhedsrisici med den typiske mekanisme samt den typiske beskyttelse eller forebyggelse. Brug den som hurtig reference, ikke som erstatning for producentens manual.

En sikkerhedsbevidst køber bør kunne pege på en dokumenteret beskyttelse for hver række ovenfor, inden et litiumbatterisystem godkendes.

__________________________________________________________________________________________________

Hvad bør købere tjekke før køb af et litiumbatteri?

En sikkerhedsorienteret indkøbsgennemgang undersøger batteriet, systemet og leverandøren. Nedenstående liste er et praktisk udgangspunkt. punkt. punkt.

Batteri side.

1. Valg af kemisk sammensætning. Bekræft, at kemien svarer til ansøgningens prioriteringer. LiFePO4 er almindelig til stationær og mobil energilagring, men andre kemier kan være passende i specifikke tilfælde.

2. Cellekvalitet og sporbarehed. Spørg, om cellerne stammer fra identificerbare producenter med dokumenterede batchoptegnelser.

3. BMS-specifikationer. Gennemgå grænserne for over- og undervoltage, overstrøm, kortslutning samt temperatur. Bekræft BMS-kommunikation og nulstilningsadfærd.

4. Kontinuerlig og topstrøm. Tilpas batteriets kontinuerlige og topstrømværdier til inverteren og den største forventede belastning.

5. Driftstemperaturområde. Bekræft ladnings- og afladningstemperaturgrænserne i forhold til det planlagte installationssted.

6. Beskyttelse mod opladning ved lave temperaturer. Bekræft, at opladning er blokeret eller begrænset ved temperaturer under den kemis godkendte tærskel.

7. Kapsling og mekanisk beskyttelse. Gennemgå kabinettet, monteringspunkterne, vibrationstolerance og eventuelle indtrængningsbeskyttelsesklasser, der er relevante for anvendelsen.