Sú lítiové batérie bezpečné?

Úvod.

Líthiové batérie sa môžu bezpečne používať, ak sú vhodné ich články, návrh balenia , systém riadenia batérií (BMS), nabíjací prístroj, inštalácia a prevádzkové podmienky . Žiadna technológia dobíjateľných batérií nie je úplne bezpečná za všetkých podmienok a líthiové batérie nie sú výnimkou. Príslušnou otázkou nie je „Sú líthiové batérie bezpečné v vŠETKO prípady ?”ale “Čo znamená a lítium batéria trezor v trh spôsob I plán do používa sa it,a čo byť I zaškrtnúť pred I kupiť ?”

Pre obchodných kupujúcich batérií, distribútorov, integrátorov ov, poskytovateľov napájania pre karavany a mobilné zariadenia, zákazníkov OEM, dovozcov a kupujúcich komerčných systémov na ukladanie energie je praktická odpoveď založená na celom systéme: chemickom zložení článkov, kvalite článkov, návrhu BMS, nabíjačky .správanie, termické riadenie, mechanická ochrana, inštalácia, sledovateľnosť výrobcu a dokumentácia. Zaobchádzanie bezpečnosť ako a systém nehnuteľnosť ,nie a marketing štítok ,is trh dI ff odkaz medzi a informovaný kupujú rozhodnutie a a vystavenie s prípadmi predvídateľného rizika.

Pre základ v oblasti technológie lítiových batérií použite v tomto článku uvedené informácie, pozri [ Čo je lítiová batéria ?] .

__________________________________________________________________________________________________

Sú lítiové batérie bezpečné?

Lítiové batérie sú bezpečné, ak sú správne navrhnuté, vyrobené, nainštalované, nabíjané a používané. Bezpečnosť nie je vlastnosťou len chemického zloženia. Vzniká interakciou kvality článkov, ochrany systémom BMS, nabíjacieho systému, ochranného puzdra, termického prostredia, kvality inštalácie a prevádzkového správania.

Kupujúci by mal nasledujúce považovať za hlavné stĺpy bezpečnosti lítiových batérií:

1. Kvalita článkov a výber chemického zloženia.

2. Ochrana a kalibrácia systému na správu batérií.

3. Kompatibilita nabíjačky a profilu nabíjania.

4. Tepelné riadenie na inštalačnom mieste.

5. Mechanická ochrana proti nárazu, vibráciám, vode a prachu.

6. Správne zapojenie, poistkovanie a uzemnenie.

7. Stopovateľnosť výrobcu, testovanie a dokumentácia.

8. Pravidlá prevádzky, vrátane limitov teploty a riadenia stavu nabitia.

Ak je ktorýkoľvek z týchto stĺpov slabý, systém sa stáva menej predvídateľný. Ak je niekoľko stĺpov slabých, systém môže zlyhať za podmienok, ktoré by inak mal znášať. bezpečná litiová batéria je preto výsledkom úplného dodávateľského reťazca, úplného návrhu batériového balíka a úplného plánu prevádzky.

__________________________________________________________________________________________________

Čo môže spôsobiť, že sa litiová batéria stane nebezpečnou?

Bezpečnostné incidenty s lítiovými batériami sa zvyčajne vyskytujú v dôsledku malého počtu opakujúcich sa základných príčin. Každá z týchto príčin má typický mechanizmus a typický spôsob prevencie.

Prebitie. Použitie napätia vyššieho ako povolený limit pre danú chemickú zložku môže spôsobiť nežiaduce chemické reakcie vo vnútri článku. Výsledkom môže byť zahrievanie článku, tvorba plynov, trvalá strata kapacity a v závažných prípadoch vnútorné skratovanie.

Prevybíjanie. Pokles napätia článku pod povolenú dolnú hranicu môže poškodiť štruktúru elektród. Silne pre vybitý článok sa nemusí obnoviť, pri opätovnom nabíjaní sa v ňom môžu vytvoriť vnútorné skraty alebo jednoducho zlyhá.

Vonkajšie skratovanie. Skrat medzi svorkami batérie môže spôsobiť extrémne vysoký prúd, zahrievanie, iskrenie a možný požiar. Dokonca aj nízkootové spojenie pri vysokom prúde rýchlo generuje teplo.

Vnútorné skratovanie. Mechanické poškodenie, výrobné chyby, rast litiových dendrítov alebo zlyhanie separátora môžu spôsobiť skrat vo vnútri článku. Interný skrat premieňa uloženú energiu na teplo priamo vo vnútri článku.

Nadmerný prúd. Trvalý alebo špičkový prúd nad hodnotou stanovenou pre batériu môže spôsobiť prehriatie článkov, poškodiť zvárané spojenia a zaťažiť systém riadenia batérie (BMS). Hromadenie tepla je bežnou cestou k tepelnej nepokojnosti.

Vysoká teplota. Zvýšená vonkajšia teplota, zablokovaná ventilácia, vystavenie slnečnému žiareniu alebo teplo od susedného zariadenia môžu priviesť článok do menej stabilného chemického stavu. Teplo tiež zrýchľuje takmer každý iný mechanizmus starnutia.

Nabíjanie za nízkej teploty. Nabíjanie litiových článkov pri teplote nižšej ako povolená pre danú chemickú zložku môže spôsobiť usadzovanie litia na anóde. Usadzovanie litia nie je len problémom zníženej kapacity; ide aj o bezpečnostný problém, pretože usadené litium môže spôsobiť interné skraty.

Mechanické poškodenie. Dopad, prienik, silné vibrácie alebo stlačenie môžu deformovať článok a poškodiť vnútorné separátory. Poškodený článok sa môže naďalej zdať funkčný, avšak môže zlyhať bez varovania za zaťaženia.

Nízka kvalita výroby. Nejednotný náter elektród, kontaminovaný elektrolyt, slabé zvárané spojenia alebo nedostatočné tesnenie môžu spôsobiť skryté chyby, ktoré sa prejavia až po mesiacoch používania.

Nesprávna inštalácia. Príliš tenké vedenie, chýbajúce poistky, nesprávne uzemnenie, upchaté vetranie alebo nestabilné upevnenie zvyšujú riziko. Dokonca aj batéria vysokej kvality sa môže stať nebezpečnou, ak je nesprávne nainštalovaná.

Chýbajúca dokumentácia alebo nedostupnosť sledovateľnosti. Kupujúci, ktorý nemôže sledovať pôvod článkov, verziu firmvéru BMS, dávkové záznamy alebo certifikáty skúšok, nadobúdajú dodatočné riziko v dodávateľskom reťazci.

Tieto základné príčiny sú dôvodom, prečo sa bezpečnosť musí posudzovať ako systém, nie ako jediná funkčná charakteristika.

__________________________________________________________________________________________________

Čo je tepelný rozbeh a môžu batérie typu lithium Horieť?

Teplotnú nekontrolovateľný priebeh popisuje a štát zvnútra a vytvorenie v ktorý teplo generácia prekračuje trh vytvorenie ’s schopnosť do rozptýliť teplo .Kedy a bateriová bunka prekročí tento prah, vnútorná teplota sa rýchlo zvýši. Chemické reakcie zrýchlia vlastný rozklad a uvoľnia viac teplo a ,v niektoré chemik ries ,fi horľavé plyn .Trh výsledok môže be ventilácia ,fi - Nie, nie. ,alebo explózia podľa zapnuté trh vytvorenie štát , obalenie a okolité prostredie.

Termický nekontrolovateľný priebeh nie je normálnym prevádzkovým stavom. Je to poruchový stav vyžadujúci spúšťaciu udalosť, napríklad extrémne prebitie, vnútorný skrat, mechanické poškodenie alebo vonkajšie fi ohľadom najlepšie navrhnutých lítiových batérií sa táto situácia nikdy nevyskytne s počas rokov normálneho používania pretože ochranné systémy bránia vzniku príslušných udalostí.

Lítiová batéria môže chytiť fi ť ohňa za určitých poruchových podmienok, avšak toto sa líši od tvrdenia, že lítiové ba ff téria sú v zásade nebezpečné pri normálnom používaní. Cieľ bezpečnostného návrhu je udržiavať články mimo stavu nebezpečenstva. podmienky, ktoré vedú k tepelnej nestabilitě, nie však tvrdiť, že nestabilita je za žiadnych okolností nemožná. Ochrana je viacvrstvová: výber článkov, BMS, obal, inštalácia a prevádzkové postupy každý znižujú pravdepodobnosť vstupu do poruchového stavu.

__________________________________________________________________________________________________

Ako zvyšuje BMS bezpečnosť lítiových batérií?

Systém riadenia batérie (BMS) je elektronická riadiaca vrstva vo vnútri lítiovej batérie. Sleduje napätie článkov, prúd, teplotu a niekedy aj stav nabitia. Keď nejaké meranie prekročí povolený limit, BMS odpojí alebo obmedzí prevádzku batérie.

Bežné funkcie BMS zahŕňajú:

Ochrana pred prebitím: zastaví nabíjanie, keď napätie článku prekročí hornú medzu.

Ochrana proti hlbokému vybíjaniu: zastaví vybíjanie, keď napätie článku klesne pod dolnú medzu.

Ochrana proti preťaženiu prúdom: obmedzuje alebo odpojí prúd pri nezvyčajnej požiadavke.

Ochrana pred skratom: zisťuje veľmi vysoký prúd a rýchlo odpojí batériu.

Monitorovanie teploty: pozastaví prevádzku, keď je teplota mimo schváleného rozsahu.

Vyvažovanie článkov: vyrovnáva napätia článkov, aby slabšie články nepresahovali limity balíka.

Komunikácia a poplachy: hlási stav nabitia, poplachy a poruchy invertoru, displeju alebo monitorovaciemu systému.

BMS znižuje riziko, ale neodstraňuje všetky riziká. BMS má vlastné limity prúdu, dobu reakcie a spoľahlivosť

charakteristiky. Zle navrhnutý BMS môže zlyhať pri akcii, nemusí sa resetovať alebo môže spôsobiť vlastné režimy zlyhania. Prítomnosť BMS je preto potrebnou, ale nie postačujúcou podmienkou pre bezpečnosť. Musí byť doplnený správnym zapojením a správnym nabíjačom nastavenia, správna inštalácia a batériový balík zostavený z kvalitných článkov.

__________________________________________________________________________________________________

Sú batérie LiFePO4 bezpečnejšie ako iné batérie typu lithium-ion?

LiFePO4, alebo litium-železo-fosfát, sa všeobecne považuje za relatívne stabilnú chemickú zložku batérií typu lithium-ion pre stacionárne aj mobilné úložiská energie. Chemické zloženie jej katódy je tepelne stabilnejšie ako vrstvené oxidové chemické zložky, ktoré sa často používajú v spotrebiteľských elektronických zariadeniach s vyššou energetickou hustotou. V testoch závažného zaťaženia majú články LiFePO4 nižšiu pravdepodobnosť vstupu do stavu tepelnej nestability pri rovnakej aktivačnej energii v porovnaní s niektorými inými chemickými zložkami.

LiFePO4 sa preto bežne používa v aplikáciách, kde je dôležitejšia tepelná stabilita a dlhá životnosť v porovnaní s kompaktnou energetickou hustotou. Domáce úložiská energie, off-grid slnečné systémy, batériové banky pre karavany a plavidlá, ako aj mnohé komerčné systémy úložiska energie využívajú práve LiFePO4, pretože vydržia chybové stavy s menším rizikom katastrofálnej tepelnej nestability.

Avšak LiFePO4 nie je imúnny voči bezpečnostným rizikám. Pri extrémnom zneužití môže stále vypúšťať plyn, dymovať alebo prispievať k požiaru. Chemické zloženie je len jednou súčasťou bezpečnostného systému, nie náhradou za neho. Kvalita článkov, návrh BMS, správanie nabíjačky, ochranné puzdro, inštalácia a prevádzkové postupy zostávajú nevyhnutné. Výber LiFePO4 preto, lebo je „bezpečnejší“, je rozumný; predpokladať však, že LiFePO4 odstraňuje potrebu zvyšku bezpečnostného systému, nie je.

Pre podrobnejšiu analýzu chémie LiFePO4 pozri [ Čo je lítium-železo-fosfátová batéria ?].

__________________________________________________________________________________________________

Ako možno You Make Lithium Batter y Use Safer?

Praktická sada návykov zníži väčšinu vyhnutelných rizík pri používaní lítiových batérií.

Používajte kompatibilnú nabíjačku. Prispôsobte nabíjačku chemickému zloženiu batérie, napätiu a schválenému nabíjacemu profilu. Nabíjačka určená pre olovené batérie použitá na lítiovej batérii alebo nesprávne nastavené napätie môžu spôsobiť opakované prenabíjanie alebo príznaky nedonabíjania. dodržiavajte špecifikácie napätia a prúdu.

Dodržiavajte špecifikácie napätia a prúdu. Dodržiavať nepretržité vybíjacie hodnoty batérie, vrcholové prúdové hodnoty a maximálny nabíjací prúd. Prekročenie týchto hodnôt nemusí spôsobiť okamžité zlyhanie, avšak môže skrátiť životnosť batérie a zvýšiť zaťaženie.

Zostať v rámci schválených teplotných limít. Vyhnúť sa nabíjaniu pri teplotách pod nízkoteplotným limitom chemického zloženia. Vyhnúť sa prevádzke alebo nabíjaniu v extrémnom horúčave. Ak podmienky pravidelne prekračujú limity, pridať vykurovanie, chladenie alebo izoláciu.

Vyhnúť sa poškodeným batériám. Dopad, prepichnutie, opuchnutie, únik kvapaliny alebo nezvyčajný zápach sú príznakmi nebezpečnej batérie. Používanie okamžite ukončiť. a dodržiavať bezpečnostné pokyny výrobcu. Neodborná oprava poškodenej lítiovej batérie je nebezpečná a nesmie sa pokúšať.

Používať správne zapojenie a ochranu. Prispôsobiť veľkosť kábla prenášanému prúdu, používať poistky alebo ističe vhodné pre daný systém a dodržiavať inštalačné pravidlá uvedené v návode na batériu. Voľné spojenia a nedostatočne dimenzované vodiče spôsobujú zahrievanie ešte pred tým, ako dôjde k funkčnému zlyhaniu.

Neprekráčajte systém riadenia batérií (BMS). BMS existuje preto, lebo jednotlivé články a batériové balíky môžu zlyhať. Odstránenie alebo obídenie BMS môže vystaviť batériu podmienkam, ktorým nebola nikdy navrhnutá na prežitie. Ak sa BMS opakovane vypne, správnym postupom je preskúmať celý systém, nie zakázať ochranu.

Dodržiavať režim nabíjania a úroveň SOC pri ukladaní. Niektoré typy lítiových chemických zložiek vydržia ukladanie pri plnom náboji; iné preferujú čiastočný náboj. Dodržiavať pokyny v návode k batérii, najmä pri sezónnom ukladaní, a ukladať v chladnom, suchom prostredí.

Podmienky, ktoré poškodzujú batériu a postupne môžu vytvoriť bezpečnostné riziko, sú uvedené v časti [Čo poškodzuje lítiovú batériu? ].

__________________________________________________________________________________________________

Bezpečnostné riziká lítiovej batérie a opatrenia na ich ochranu

Nasledujúca tabuľka spáruje najčastejšie bezpečnostné riziká s typickými mechanizmami a typickými ochrannými alebo preventívnymi opatreniami. Používajte ju ako rýchlu referenciu, nie ako náhradu za výrobný návod.

Kupujúci, ktorý dbá na bezpečnosť, by mal pred schválením systému lítiových batérií vedieť uviesť zdokumentovanú ochranu pre každý riadok vyššie.

__________________________________________________________________________________________________

Čo by mali kupujúci skontrolovať pred nákupom lítiovej batérie?

Bezpečnostne orientovaná kontrola nákupu zahŕňa batériu, systém a dodávateľa. Nasledujúci zoznam je praktickým východiskovým bodom. bodom.

Batéria strane.

1. Výber chemického zloženia. Potvrďte, či chemické zloženie zodpovedá prioritám aplikácie. LiFePO4 je bežné pre stacionárne a mobilné úložiská energie, avšak v špecifických prípadoch môžu byť vhodné aj iné chemické zloženia.

2. Kvalita článkov a ich sledovateľnosť. Spýtajte sa, či sú články dodávané od identifikovateľných výrobcov s dokumentovanými záznamami o dávkach.

3. Špecifikácie BMS. Prejdite si limity pre nadnapätie, podnapätie, prebytok prúdu, skrat a teplotu. Potvrďte komunikačné možnosti BMS a správanie pri obnove.

4. Trvalý a špičkový prúd. Prispôsobte trvalé a špičkové hodnoty batérie invertoru a najväčšej očakávanej zaťaženosti.

5. Rozsah prevádzkových teplôt. Potvrďte limity teplôt pre nabíjanie a vybíjanie vzhľadom na plánované miesto inštalácie.

6. Ochrana pri nabíjaní za nízkej teploty. Overte, či je nabíjanie zablokované alebo obmedzené pri teplotách pod schválenou medznou hodnotou chemického zloženia.

7. Ochrana krytu a mechanická ochrana. Preskúmajte puzdro, miesta upevnenia, odolnosť voči vibráciám a akýkoľvek stupeň ochrany proti vniknutiu (IP), ktorý je pre dané použitie relevantný.