האם סוללות ליתיום בטוחות?

מבוא.

סוללות ליתיום יכולות לשמש בבטחה כאשר התאים שלהן, תכנון החבילה , מערכת ניהול הסוללה (BMS), ציוד הטעינה התקנה ותנאי הפעולה מתאימים . לא קיימת כימיה של סוללות ניתן לטעינה מחדש שהיא חסרת סיכון לחלוטין בכל תנאי, וגם לסוללות ליתיום אין פתרון מוחלט. השאלה הרלוונטית איננה "האם סוללות ליתיום בטוחות ב הכול מקרים ?”אבל “מה מהווה א ליתיום סוֹלְלָה כספת ב ה דרך י תכנה<tool_call> תוכנית ל השתמשו it,ו מה צריכים י סימון לפני י ซื้อ ?”

לקונים מקצועיים של סוללות, מפיצים, אינטגרטורים ספקים לרכב נייד ולכוח נייד, לקוחות יצרנים, יבואנים וקונים מקצועיים של מערכות אחסון אנרגיה, התשובה המעשית כוללת את כל המערכת: הכימיה של התאים, איכות התאים, תכנון ה-BMS, המטען .התנהגות, ניהול תרמי, הגנה מכנית, התקנה, אפשרות לעקוב אחר היצרן והתיעוד. טיפול בטיחות כפי ש א מַעֲרֶכֶת תכונה ,לא א שיווק תווית ,is ה די fF הערה בין אַחַת מְמוּדָע קניה החלטה ו אַחַת השראת אור בסיכון שניתן להימנע ממנו.

ליסודות בטכנולוגיית סוללות ליתיום השתמשו ב מאמר זה, ראה [ מהי סוללת ליתיום ?].

__________________________________________________________________________________________________

האם סוללות ליתיום בטוחות?

סוללות ליתיום הן בטוחות כאשר מעצבים אותן, מייצרים אותן, מתקינים אותן, טוענים אותן ומשתמשים בהן כראוי. ביטחון איננו תכונה של הכימיה בלבד. הוא נוצר מהאינטראקציה בין איכות התא, מערכת הניהול (BMS), מערכת הטעינה, מעטפת הסוללה, הסביבה התרמית, איכות ההתקנה והתנהגות הפעולה.

קונה צריך להתייחס לנקודות הבאות כעמודי התווך העיקריים לביטחון סוללות הליתיום:

איכות התא והבחירת הכימיה.

הגנה וכיול של מערכת ניהול הסוללה.

תאימות בין המטען לפרופיל הטעינה.

ניהול תרמי באתר ההתקנה.

הגנה מכנית מפני מכות, רעידות, מים ואבק.

חיבורים נכונים, פuses וקABEL grounds.

איתור יצרן, בדיקות ותיעוד.

משמעת בתפעול, כולל הגבלות טמפרטורה וניהול מצב הטעינה.

אם עמוד תמיכה אחד מהעמודים הללו חלש, המערכת הופכת פחות צפוייה. אם מספר עמודי תמיכה חלשים, המערכת עלולה להיכשל בתנאים שהיא אמורה לסבול בדרך כלל. לכן, סוללת ליתיום בטוחה היא תוצר של שרשרת אספקה שלמה, עיצוב אריזה שלם ותוכנית תפעול שלמה.

__________________________________________________________________________________________________

מה עלול לגרום לסיכונים בבטריות ליתיום?

מקרים של סיכונים בבטריות ליתיום נובעים בדרך כלל ממספר קטן של סיבות יסודיות שחוזרות על עצמן. לכל סיבה יש מנגנון טיפוסי וגישה טיפוסית למניעה.

טעינה יתרה. הפעלת מתח שמעל הגבול המומלץ לכולח הכבישתי עלולה להפעיל תגובות כימיות לא רצויות בתוך התא. התוצאה עלולה להיות חימום התא, יצירה של גז, אובדן קיבולת קבוע ואילו במקרים חמורים יותר — קצר פנימי.

פריקה יתרה. הנחת התא ליפול מתחת למתח הנמוך המומלץ עלולה לפגוע במבנה האלקטרודות. תא שעבר פריקה יתרה קשה עלול שלא להתאושש, עלול לפתח קצרים פנימיים בעת טעינה מחדש או פשוט להיכשל.

קצר חיצוני. קצר בין הדקי הסוללה עלול לייצר זרם גבוה מאוד, חימום, קשתות חשמליות ובעיה של דלקה. גם חיבור בעל התנגדות נמוכה בזרם גבוה יוצר חום במהירות.

קצר פנימי. פגיעות מכניות, פגמים בייצור, צמיחה של דנדריטים ליתיומים או כשל במחיצה יכולים ליצור קצר בתוך התא. קצר פנימי הופך את האנרגיה האגורה לחום בתוך התא עצמו.

זרם מוגזם. זרם רציף או שיא מעבר לגבול המרבי שהוגדר לסוללה יכול לחמם את התאים באופן יתר, לפגוע בלחיצות ולייצר עומס על מערכת ניהול הסוללות (BMS). הצטברות חום היא הדרך הנפוצה ביותר להתרחשות של בריחת תרמית.

טמפרטורה גבוהה. טמפרטורת סביבה גבוהה, חסימה של ויסות אוויר, חשיפה לשמש או חום מציוד סמוך יכולים לדחוף תא למצב כימי פחות יציב. חום גם מאיץ כמעט כל מנגנון אחר של התיישנות.

טעינה בטמפרטורות נמוכות. טעינה של תאי ליתיום מתחת לטמפרטורה שאושרה עבור הכימיה שלהם עלולה לגרום לציפוי ליתיום על האנודה. הציפוי אינו רק בעיה של קיבולת; הוא גם בעיה של ביטחון, משום שליתיום מצופה עלול ליצור קצרים פנימיים.

פגיעות מכניות. נפילה, דקירה, רטט חמור או דחיסה יכולים לעוות את התא ולשבור את המפרידים הפנימיים. תא פגום עלול להראות כפועלת תקינה, אך עלול להיכשל ללא אזהרה תחת מתח.

איכות ייצור נמוכה. ציפוי לא אחיד של האלקטרודות, אלקטרוליט מזוהם, חיבורים חלשים או איטום לקוי יכולים ליצור פגמים חבויים שמתגלים רק לאחר חודשים של שימוש.

התקנה לא נכונה. חוטים קטנים מדי, חוסר מנגנון הגנה מתכנת (퓨ז), חיבור ארקה לא תקין, חסימה של פתחי התרחשות או התקנה לא יציבה — כל אלה מגבילים את הסיכון. גם סוללה באיכות גבוהה עלולה להפוך למסוכנת אם היא מותקנת בצורה לא נכונה.

חוסר מסמכים או אי-יכולת לעקוב אחר המוצרים. קונה שלא יכול לעקוב אחר מקור התאים, גרסת התוכנה של מערכת ניהול הסוללות (BMS), רשומות партиות או אישורי בדיקות, נושא סיכון נוסף ברשת האספקה.

סיבות עמוקות אלו הן הסיבה שבשלה יש להעריך את הבטיחות כמערכת שלמה, ולא כתכונה אחת בלבד.

__________________________________________________________________________________________________

מהו הרתיחה התרמית, והאם סוללות ליתיום יכלו להצית אש?

תרמי בריחת חום מתאר א המדינה מפנים א תא ב אשר החום הפקה עולה על ה תא ’ס יכולת ל להתפזר החום .פעם א התא חורג מהסף הזה, הטמפרטורה הפנימית עולה בחדות. הכימיה מאיצה את הפירוק העצמי שלה, משחררת למעלה עוד החום ו ,ב כמה כימאי ריז ,fi דליק וגז .ה תוצאה יכול be חורי אוורור ,fi ר ,או תפוצצות תלוי פועל ה תא המדינה , הכיסוי והסביבה.

בריחת חום אינה מצב תפעול רגיל. זהו מצב כשל שדורש אירוע מפעיל, כגון טעינה יתרה קיצונית, קצר פנימי, נזק מכני או חום חיצוני. מפעיל, כגון טעינה יתרה קיצונית, קצר פנימי, נזק מכני או חום חיצוני. חיצוני. רוב סוללות الليטיום המוצבות היטב fi לייטיום הסוללות אף פעם לא נכנסות למצב זה מעבר שנים של שימוש רגיל מכיוון שמערכות הגנה מונעות את האירועים המפעילים.

סוללת ליתיום יכולה להצית fi ת בתנאי כשל מסוימים, אך זה שונה מאומר שסוללות ליתיום fF הן לא בטוחות באופן פנימי בשימוש רגיל. המטרה של עיצוב הבטיחות היא לשמור על התאים מחוץ לתנאים שיגרמו ל הן פרסומת לתרמית ללא בקשת פגיעה, לא לטעון שפגיעת חום אינה אפשרית תחת כל תנאי ניצול מוגזם. ההגנה היא מרובה: בחירת התאים, מערכת ניהול הסוללות (BMS), מעטפת, התקנה ומנהגי הפעלה – כל אחת מהן מפחיתה את הסבירות להכנסה למצב כשל. המדינה.

__________________________________________________________________________________________________

איך מערכת ניהול הסוללות (BMS) משפרת את בטיחות סוללות الليטיום?

מערכת ניהול הסוללות (BMS) היא השכבה האלקטרונית הבקרה בתוך סוללת לי-יון. היא עוקבת אחר מתח התאים, הזרם, הטמפרטורה ולפעמים גם אחר מצב המטען (SOC). כאשר קריאה כלשהי עולה על הגבול המותר, ה-BMS מנותקת או מגבילה את פעולת הסוללה. פעולת הסוללה.

פונקציות נפוצות של BMS כוללות:

הגנה מפני טעינה מוגזמת: עצירת הטעינה כאשר מתח תא עולה על הגבול העליון.

הגנה מפני פריקה מוגזמת: עצירת הפריקה כאשר מתח תא יורד מתחת לגבול התחתון.

הגנה מפני זרם עליון: מגבילה או מנותקת את הזרם בעת דרישה לא תקינה.

הגנה מפני קצר: מזהה זרם גבוה מאוד ומנתקת את הסוללה במהירות.

ניטור טמפרטורה: מושבתת את הפעולה כאשר הטמפרטורה נמצאת מחוץ לטווח המאושר.

איזון תא: משווה את מתחי התאים כדי שהתאים החלשים יותר לא ידחפו את החבילה מעבר לגבולות.

תקשורת והתרעות: מדווח על מצב הטעינה, התרעות ותקלות לממיר, לתצוגה או למערכת ניטור.

מערכת ניהול סוללות (BMS) מפחיתה את הסיכון, אך אינה מאפסת את כל הסיכונים. ל-BMS יש גבולות זרם משלה, זמן תגובה ואמינות

מאפיינים. מערכת ניהול סוללות (BMS) שתוכננה לקוי תיכל לפספס פעולה, לא להתאפס או להכניס מodes כשל משלה. קיומה של מערכת ניהול סוללות הוא לכן תנאי הכרחי אך לא מספיק לבטיחות. היא חייבת להיות מזווגת עם חיווט תקין, מטען תקין, הגדרות תקינות, התקנה תקינה וחבילת סוללות שבُנויה מתאי סוללה באיכות גבוהה.

__________________________________________________________________________________________________

האם סוללות LiFePO4 בטוחות יותר מסוללות ליתיום-יון אחרות?

LiFePO4, או פוספט ברזל-ליתיום, נחשבת ככימיה של ליתיום-יון יציבה יחסית לאגירת אנרגיה נייחת וניידת. הכימיה של הקתודה שלה יציבה תרמית יותר מאשר כימיות אוקסיד שכבות הנפוצות באלקטרוניקה צרכית בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה. בבדיקות התערבות, תאי LiFePO4 פחות נוטים להיכנס לריצה תרמית באותה אנרגיית מפעיל כמו חלק מכימיות אחרות.

לפיכך, LiFePO4 נפוץ ביישומים שבהם יציבות תרמית וחיי מחזור ארוכים חשובים יותר מקיבולת אנרגיה מרוכזת. אגירי אחסון ביתיים, מערכות סולאריות לא מחוברות לרשת, אגירי חשמל למשאיות ניידות (RV) ולספינות, ומערכות אחסון אנרגיה מסחריות רבות משתמשות ב-LiFePO4 בדיוק בגלל שזו כימיה שסובלת מתקלות עם סיכון נמוך יותר להתפרצות תרמית קטסטרופלית.

עם זאת, LiFePO4 אינו חסין בפני סיכונים לביטחון. תחת התנעות קיצונית היא עדיין עלולה לשחרר גזים, להוציא עשן או לתרום להצתה. הכימיה היא רק חלק אחד מהמערכת לביטחון, ולא תחליף למערכת כזו. איכות התאים, עיצוב מערכת ניהול הסוללות (BMS), התנהגות המטען, מעטפת הסוללה, האינסטלציה וה השגרה הפעילה נותרים חיוניים. לבחור ב-LiFePO4 בגלל שהיא «בטוחה יותר» הוא בהחלט סביר; להניח ש-LiFePO4 מבטלת את הצורך בשאר מערכת הביטחון – אינו סביר.

לעיון מעמיק בכימיה של LiFePO4, ראו [ מהי סוללת LiFePO4 ?].

__________________________________________________________________________________________________

איך ניתן איך אתה הופך סוללות ליתיום לבטוחות יותר? ]

סט פרקטי של הרגלים מפחית את רוב הסיכונים שניתן למנוע בשימוש בסוללות ליתיום.

השתמש במטען תואם. התאם את המטען לכימיה של הסוללה, למתח ולתבנית הטעינה שאושרה. מטען לסללת עופרת-חמצן על סללת ליתיום, או הגדרת מתח לא מתאימה, עלולים לגרום לחץ חזרתי של טעינה יתר או לתסמינים של טעינה חסרה.

הקפד על مواדי המתח והזרם. השתמר בתוך דירוגי ה descargar רציף של הסוללה, דירוג הזרם השיא וזרם הטעינה המרבי. מעבר בדרוגים אלו עלול לא לגרום לתקלה מיידית, אך עלול לקצר את תקופת חייה ולהגביר את הלחץ עליה.

הישאר בתוך גבולות הטמפרטורה שאושרו. הימנע מטעינה בטמפרטורות נמוכות מגבול הטמפרטורה הנמוך של הכימיה. הימנע מהפעלה או טעינה בחום קיצוני. כאשר התנאים חורגים באופן קבוע מהגבולות, הוסף חימום, קירור או בידוד.

הימנע מסוללות פגומות. נפילה, פריצה, נפיחות, דליפה או ריח חריג הם סימנים שסללה אינה בטוחה. הפסק להשתמש בה והפעל את הוראות הבטיחות של היצרן. תיקון בדיעבד של סללת ליתיום פגומה הוא מסוכן ואסור לבצע אותו.

השתמש בחיווט ובגנת הנכונות. להתאים את קוטר הכבל לזרם, להשתמש בפuses או במעקפים שדירוגם מתאים למערכת, ולעקוב אחר הוראות ההתקנה שבמדריך הסוללה. חיבורים רופפים וכבלים קטנים מדי גורמים לחימום לפני שגורמים לתקלה פונקציונלית.

אל תעקפו את מערכת ניהול הסוללות (BMS). ה-BMS קיים מכיוון שתאי סוללה וחבילות סוללות יכולים להיכשל. הסרת המערכת או מעבר עליה עלולה לחשוף את הסוללה לתנאים שהיא מעולם לא תוכננה לשרוד. אם ה-BMS מופעל שוב ושוב, הפעולה הנכונה היא לחקור את המערכת, ולא להשבית את אמצעי ההגנה.

לשמור על מצב המטען ורמת מטען אחסון (SOC). חלק מסוגי הליתיום יכולים להישמר במצב מטען מלא; אחרים מעדיפים מטען חלקי. יש לעקוב אחר מדריך הסוללה, במיוחד לאחסון עונתי, לאחסן במקום קריר ויבש.

לתנאים שפגועים בסוללת اللي튬 ויוצרים סיכון בטחוני לאורך זמן, ראו [מה פוגע בסוללת לי-אינון?] ].

__________________________________________________________________________________________________

סיכונים לבטיחות סוללות לי-אינון ואמצעי הגנה

הטבלה שלהלן מזדהה בין סיכונים נפוצים ביותר לאי-בטיחות לבין המנגנונים הרגילים שלהם והגנות או מניעות רגילות. השתמשו בה כהתייחסות מהירה, לא כתחליף להנחיות היצרן.

קונה שמתעכב על הבטיחות צריך להיות מסוגל לציין הגנה מתועדת עבור כל שורה לעיל לפני שאושרת מערכת סוללות ליתיום.

__________________________________________________________________________________________________

מה קונים צריכים לבדוק לפני רכישת סוללת ליתיום?

בחינה מתחשבת ביחס לבטיחות של תהליך הרכישה בודקת את הסוללה, את המערכת ואת הספק. הרשימה הבאה היא נקודת התחלה פרקטית. נקודה זו מהווה נקודת התחלה פרקטית. נקודה.

סוֹלְלָה הצד.

1. בחירת כימיה. לאשר שהכימיה מתאימה לדגשים של היישום. LiFePO4 נפוצה לאחסון אנרגיה נייח ונייד, אך כימיות אחרות עשויות להיות מתאימות במקרים מסוימים.

2. איכות התאים ומערכת מעקב אחריהם. לשאול אם התאים נרכשים מייצרנים זיהויים עם רשומות אצווה מסומנות.

3. مواصفות מערכת ניהול הסוללות (BMS). בדקו את הגבולות של מתח גבוה מדי, מתח נמוך מדי, זרם גבוה מדי, קצר וטמפרטורה. אשרו את תקשורת מערכת ניהול הסוללות (BMS) ואת התנהגות האיפוס.

4. הזרם ההרצוי והזרם המרבי. התאימו את דירוגי הסוללה להספק ההרצוי וההספק המרבי למתמר ולמטען הגדול ביותר שצפוי.

5. טווח הטמפרטורות להפעלה. אשרו את גבולות הטמפרטורה לטעינה ולפריקה בהתאם לאתר ההתקנה המתוכנן.

6. הגנה על טעינה בטמפרטורות נמוכות. אמתו שהטעינה חסומה או מוגבלת בטמפרטורות הנמוכות מהסף המאושר עבור הכימיה.

7. מעטפת והגנה מכנית. בדקו את הגוף, נקודות ההרכבה, סבילות לרעידות וכל דרגת הגנה מפני חדירה רלוונטית ליישום.