Zijn lithiumbatterijen veilig?

Inleiding.

Lithiumbatterijen kunnen veilig worden gebruikt wanneer hun cellen, pakketontwerp , Batterijbeheersysteem (BMS), oplaadapparatuur , installatie en bedrijfsomstandigheden geschikt zijn . Geen enkele oplaadbare batterijchemie is onder alle omstandigheden volledig risicovrij , en lithiumbatterijen vormen hierop geen uitzondering. De relevante vraag is niet “Zijn lithiumbatterijen veilig in aLLES casussen ?”maar... “Wat is er? maakt a lithium batterij kluis in de weg Ik plannen tot gebruik it,en wat is er? zou Ik vinkje voor Ik kopen ?”

Voor B2B-batterijkopers, distributeurs, integrat oren, RV- en mobiele-energieaanbieders, OEM-klanten, importeurs en commerciële energieopslagkopers is het praktische antwoord gebaseerd op het gehele systeem: celchemie, celkwaliteit, BMS-ontwerp, oplader .gedrag, thermisch beheer, mechanische bescherming, installatie, fabrikanttraceerbaarheid en documentatie. Behandeling veiligheid bijvoorbeeld a systeem eigendom ,niet a marketing label ,is de di ff verwijzing tussen een geïnformeerd aankoop besluit en een blootstelling om vermijdbare risico's.

Voor een basis in lithiumbatterijtechnologie gebruiken die in dit artikel wordt besproken, zie [ Wat is een lithiumbatterij ?].

__________________________________________________________________________________________________

Zijn lithiumbatterijen veilig?

Lithiumbatterijen zijn veilig wanneer ze correct zijn ontworpen, gefabriceerd, geïnstalleerd, opgeladen en gebruikt. Veiligheid is niet alleen een eigenschap van de chemie. Ze ontstaat uit de interactie tussen celkwaliteit, BMS-bescherming, laadsysteem, behuizing, thermisch milieu, installatiekwaliteit en bedrijfsgedrag.

Een koper dient het volgende als de belangrijkste pijlers van lithiumbatterijveiligheid te beschouwen:

1. Celkwaliteit en keuze van chemie.

2. Bescherming en kalibratie van het batterijbeheersysteem.

3. Compatibiliteit van oplader en laadprofiel.

4. Thermisch beheer op de installatieplaats.

5. Mechanische bescherming tegen stoot, trilling, water en stof.

6. Juiste bedrading, zekering en aarding.

7. Fabrikanttraceerbaarheid, testen en documentatie.

8. Operationele discipline, inclusief temperatuurgrenzen en beheer van de ladestatus.

Als een van deze pijlers zwak is, wordt het systeem minder voorspelbaar. Als meerdere pijlers zwak zijn, kan het systeem falen onder omstandigheden waarbij het normaal gesproken zou moeten blijven functioneren. Een veilige lithiumbatterij is daarom het resultaat van een volledige leveringsketen, een volledig pakketontwerp en een volledig operationeel plan.

__________________________________________________________________________________________________

Wat kan ervoor zorgen dat een lithiumbatterij onveilig wordt?

Veiligheidsincidenten met lithiumbatterijen zijn meestal het gevolg van een klein aantal herhalende oorzaken. Elke oorzaak heeft een typisch mechanisme en een typische preventieaanpak.

Te veel opladen. Het aanbrengen van een spanning boven de door de chemie goedgekeurde limiet kan ongewenste chemische reacties binnen de cel veroorzaken. Het resultaat kan verwarming van de cel, gasvorming, permanente capaciteitsverlies en in ernstige gevallen interne kortsluiting zijn.

Te veel ontladen. Als een cel onder de goedgekeurde lagere spanning daalt, kan de elektrodestructuur beschadigd raken. Een sterk over-ontlaadde cel kan niet meer herstellen, kan bij het opnieuw opladen interne kortsluitingen ontwikkelen of eenvoudigweg defect raken.

Externe kortsluiting. Een kortsluiting over de batterijterminals kan extreem hoge stroom, verwarming, vonkvorming en mogelijke brand veroorzaken. Zelfs een verbinding met lage weerstand bij hoge stroom genereert snel warmte.

Interne kortsluiting. Mechanische schade, productiegebreken, groei van lithiumdendrieten of scheidingsschade kunnen kortsluitingen binnen een cel veroorzaken. Een interne kortsluiting zet opgeslagen energie om in warmte binnen de cel zelf.

Te veel stroom. Continue of piekstroom boven de nominale limiet van de batterij kan cellen oververhitten, lasverbindingen beschadigen en de BMS belasten. Warmteopbouw is het meest voorkomende pad naar thermische ontlading.

Hoge temperatuur. Verhoogde omgevingstemperatuur, geblokkeerde ventilatie, zonnestraling of warmte van parallel werkende apparatuur kan een cel dwingen in een minder stabiel chemisch regime. Warmte versnelt bijna elk ander verouderingsmechanisme.

Opladen bij lage temperatuur. Het opladen van lithiumcellen onder de door de chemie goedgekeurde temperatuur kan leiden tot lithiumneerslag op de anode. Neerslag is niet alleen een capaciteitsprobleem; het is ook een veiligheidsprobleem, omdat afgezette lithium interne kortsluitingen kan veroorzaken.

Mechanische schade. Een val, prik, hevige trilling of compressie kan de cel vervormen en de interne scheidingselementen beschadigen. Een beschadigde cel kan er nog steeds normaal uitzien, maar kan zonder waarschuwing falen onder belasting.

Lage productiekwaliteit. Ongeconsistente elektrodecoating, verontreinigde elektrolyt, zwakke lasverbindingen of onvoldoende afdichting kunnen verborgen gebreken introduceren die pas na maanden gebruik zichtbaar worden.

Onjuiste installatie. Te dunne bedrading, ontbrekende zekeringen, onjuiste aarding, geblokkeerde ventilatie of instabiele bevestiging verhogen allemaal het risico. Zelfs een batterij van hoge kwaliteit kan onveilig worden indien onjuist geïnstalleerd.

Gebrek aan documentatie of traceerbaarheid. Een koper die de oorsprong van de cellen, de BMS-firmwareversie, partijgegevens of testcertificaten niet kan traceren, neemt extra risico’s in de toeleveringsketen op zich.

Deze oorzaken zijn de reden waarom veiligheid als een systeem moet worden beoordeeld, en niet als een afzonderlijke eigenschapsclaim.

__________________________________________________________________________________________________

Wat is thermische doorbraak en kunnen lithium Batterijen vlam vatten?

Thermisch weglopen beschrijft a provincie binnen a cel in welke warmte generatie overschrijdt de cel ’s vermogen tot verdampen warmte .Eén keer a cel overschrijdt die drempel, stijgt de interne temperatuur snel. De chemie versnelt haar eigen ontleding en geeft meer warmte en ,in sommige apotheker ries ,fi brandbaar gas .De resultaat kAN be ventilatie ,fi re ,of explosie afhankelijk aan de cel provincie , omhulsel en de omgeving vrij.

Thermische weglloop is geen normale bedrijfsomstandigheid. Het is een storingstoestand die een aanleidende gebeurtenis vereist, zoals zware overlading, interne kortsluiting, mechanische beschadiging of externe fi hitte. De meeste goed ontworpen lithium batterijen komen nooit in deze toestand tegengekomen jarenlang normaal gebruik omdat beveiligingssystemen de initiërende gebeurtenissen voorkomen.

Een lithiumbatterij kan ontbranden fi onder bepaalde storingstoestanden, maar dit verschilt van de bewering dat lithiumba ff tterijen inherently onveilig zijn bij normaal gebruik. Het doel van veiligheidsontwerp is om de cellen buiten de omstandigheden te houden die le iden tot ad naar thermisch onbeheersbaarheid, niet om te beweren dat onbeheersbaarheid onder geen enkel misbruik mogelijk is. De bescherming is laaggebaseerd: celselectie, BMS, behuizing, installatie en bedrijfspraktijken verminderen elk de kans op het bereiken van een storing toestand van uw gezicht te herstellen.

__________________________________________________________________________________________________

Hoe verbetert een BMS de lithiumbatterijveiligheid?

Het batterijbeheersysteem (BMS) is de elektronische besturinglaag binnen een lithiumbatterij. Het bewaakt celspanningen, stroom, temperatuur en soms ook de ladingstoestand. Wanneer een meting een goedgekeurde limiet overschrijdt, schakelt het BMS de werking van de batterij uit of beperkt deze. de batterij’s werking.

Veelvoorkomende BMS-functies zijn:

Beveiliging tegen overladen: stopt met opladen wanneer een celspanning de bovengrens overschrijdt.

Ontlaadbeveiliging: stopt met ontladen wanneer een celspanning onder de ondergrens daalt.

Beveiliging tegen overstroom: beperkt of onderbreekt de stroom bij abnormale vraag.

Kortsluitbeveiliging: detecteert zeer hoge stroom en onderbreekt de accu snel.

Temperatuurbewaking: stopt de werking wanneer de temperatuur buiten het goedgekeurde bereik valt.

Celbalancering: gelijkricht de celspanningen zodat zwakkere cellen de accupack niet buiten de grenzen duwen.

Communicatie en alarmsignalen: meldt de staat van lading, alarmsignalen en storingen aan de omvormer, het display of het bewakingssysteem.

Een BMS vermindert het risico, maar elimineert niet alle risico’s. Een BMS heeft eigen stroomlimieten, reactietijd en betrouwbaarheidseigenschappen.

een slecht ontworpen BMS kan nalaten te reageren, kan nalaten zich te herstellen of kan zelfs eigen foutmodi introduceren. Het aanwezig zijn van een BMS is daarom een noodzakelijke, maar niet voldoende voorwaarde voor veiligheid. Het moet worden gecombineerd met correcte bedrading, correcte laadinstellingen, correcte installatie en een accupack die is gebouwd uit kwalitatief hoogwaardige cellen. zijn LiFePO4-accu’s veiliger dan andere lithium-ionaccu’s?

__________________________________________________________________________________________________

Zijn LiFePO4-accu’s veiliger dan andere lithium-ionaccu’s?

LiFePO4, of lithium-ijzerfosfaat, wordt algemeen beschouwd als een relatief stabiele lithium-ionchemie voor stationaire en mobiele energieopslag. De kathodematerialen zijn thermisch stabielere dan de laagvormige oxidechemieën die vaak worden gebruikt in hoogenergetische consumentenelektronica. Bij misbruiktesten is het bij LiFePO4-cellen minder waarschijnlijk dat ze in thermische ontlading raken bij dezelfde activeringsenergie als sommige andere chemieën.

LiFePO4 wordt daarom veel toegepast in toepassingen waarbij thermische stabiliteit en een lange levensduur belangrijker zijn dan een compacte energiedichtheid. Woonopslagsystemen, off-grid zonne-energiesystemen, woonwagen- en bootbatterijbanken, en vele commerciële energieopslagsystemen maken gebruik van LiFePO4 juist omdat deze chemie storingen beter verdraagt met een geringer risico op catastrofale thermische ontlading.

Toch is LiFePO4 niet ongevoelig voor veiligheidsrisico’s. Bij extreme misbruik kan het nog steeds dampen, roken of bijdragen aan brand. De chemie is slechts één onderdeel van een veiligheidssysteem, niet een vervanging ervan. Celkwaliteit, BMS-ontwerp, laadgedrag, behuizing, installatie en bedrijfspraktijken blijven essentieel. Het kiezen van LiFePO4 omdat het ‘veiliger’ is, is redelijk; er echter van uitgaan dat LiFePO4 de noodzaak voor de rest van het veiligheidssysteem wegneemt, is dat niet.

Voor een diepgaander behandeling van de LiFePO4-chemie, zie [ Wat is een LiFePO4-batterij ?].

__________________________________________________________________________________________________

Hoe kan You Make Lithium Batter y Use Safer?

Een praktische reeks gewoontes vermindert het grootste deel van het te voorkomen risico bij gebruik van lithiumbatterijen.

Gebruik een compatibele lader. Pas de lader aan op de batterijchemie, spanning en goedgekeurd laadprofiel. Een loodzuur-lader op een lithiumbatterij of een onjuiste spanningsinstelling kan herhaalde overlaadbelasting of onderlaadsymptomen veroorzaken. volg de spanning- en stroomspecificaties.

Volg de spanning- en stroomspecificaties. Respecteer de continue ontladingswaarde, de piekstroomwaarde en de maximale laadstroom van de accu. Het overschrijden van deze waarden kan niet direct leiden tot storing, maar verkort wel de levensduur en verhoogt de belasting.

Blijf binnen de goedgekeurde temperatuurgrenzen. Laad de accu niet bij temperaturen onder de lage-temperatuurgrens van de chemie. Vermijd gebruik of opladen bij extreme hitte. Waar de omstandigheden regelmatig buiten deze grenzen vallen, dient u verwarming, koeling of isolatie toe te voegen.

Vermijd beschadigde accu’s. Vallen, doorboren, opzwellen, lekken of een ongebruikelijke geur zijn signalen dat een accu onveilig is. Stop onmiddellijk met gebruik. en volg de veiligheidsinstructies van de fabrikant. Improviserende reparatie van een beschadigde lithiumaccu is gevaarlijk en mag niet worden geprobeerd.

Gebruik de juiste bedrading en beveiliging. Kies de kabeldikte passend bij de stroom, gebruik zekeringen of automatische schakelaars die geschikt zijn voor het systeem, en volg de installatievoorschriften uit de accuhandleiding. Losse aansluitingen en te dunne kabels veroorzaken verwarming voordat functionele storing optreedt.

Omzeil de BMS niet. Een BMS bestaat omdat individuele cellen en pakketten kunnen uitvallen. Het verwijderen of omzeilen ervan kan de accu blootstellen aan omstandigheden waarvoor deze nooit is ontworpen om te overleven. Als een BMS herhaaldelijk afgaat, is het juiste actieplan om het systeem te onderzoeken, niet om de beveiliging uit te schakelen.

Respecteer de laadmodus en het SOC bij opslag. Sommige lithiumchemieën verdragen opslag bij volledige lading; andere geven de voorkeur aan gedeeltelijke lading. Volg de accumanual, met name bij seizoensgebonden opslag, en bewaar de accu op een koele, droge plaats.

Voor omstandigheden die de accu beschadigen en op termijn veiligheidsrisico’s kunnen veroorzaken, zie [Wat beschadigt een lithiumaccu? ].

__________________________________________________________________________________________________

Veiligheidsrisico’s en beschermingsmaatregelen voor lithiumaccu’s

De onderstaande tabel koppelt de meest voorkomende veiligheidsrisico’s aan het typische mechanisme en de typische bescherming of preventie. Gebruik deze als snelle naslag, niet als vervanging van de fabrikantenhandleiding.

Een veiligheidsbewuste koper moet in staat zijn om op elk van de bovenstaande punten te wijzen op een gedocumenteerde bescherming, voordat hij of zij een lithiumbatterij-systeem goedkeurt.

__________________________________________________________________________________________________

Wat moeten kopers controleren voordat ze een lithiumbatterij kopen?

Een veiligheidsgerichte inkoopbeoordeling controleert de batterij, het systeem en de leverancier. De volgende lijst is een praktisch uitgangspunt. voor de beoordeling. punt.

Batterij aan de zijkant.

1. Keuze van chemie. Controleer of de chemie aansluit bij de prioriteiten van de toepassing. LiFePO4 wordt veel gebruikt voor stationaire en mobiele energieopslag, maar andere chemieën kunnen in specifieke gevallen geschikt zijn.

2. Kwaliteit en traceerbaarheid van cellen. Vraag of de cellen afkomstig zijn van herkenbare fabrikanten met gedocumenteerde partijregistraties.

3. Specificaties van het BMS. Controleer de overspannings-, onderspannings-, overstroom-, kortsluitings- en temperatuurgrenzen. Bevestig het communicatie- en resetgedrag van het BMS.

4. Continue en piekstroom. Pas de continue en piekwaarden van de accu aan op de omvormer en de grootste verwachte belasting.

5. Werktemperatuurbereik. Bevestig de laad- en ontlaadtemperatuurgrenzen ten opzichte van de geplande installatieplaats.

6. Bescherming tegen opladen bij lage temperaturen. Controleer of opladen wordt geblokkeerd of beperkt bij temperaturen onder de door de chemie goedgekeurde drempel.

7. Behuizing en mechanische bescherming. Controleer het behuizingontwerp, de bevestigingspunten, de trillingstolerantie en eventuele IP-beschermingsclassificatie die van toepassing is op de toepassing.