Чи безпечні літієві акумулятори?

Вступ.

Літієві акумулятори можна використовувати безпечно, коли їхні елементи, конструкція блоку , система керування акумулятором (BMS), зарядне обладнання, монтаж та умови експлуатації є відповідними . Жодна хімія акумуляторів, придатних для перезарядки, не є абсолютно безпечною за будь-яких умов, і літієві акумулятори не є винятком. Відповідне запитання полягає не в тому, «Чи є літієві акумулятори безпечними в уСІ кейси ?”але “Що робить a літій акумулятор сейф у ринок шлях I плануйте до використовуйте it,та що повинні I check до I купити ?”

Для оптових покупців акумуляторів, дистриб’юторів, інтеграторів і постачальників енергії для автодомів та мобільних систем, клієнтів OEM, імпортерів та комерційних покупців систем накопичення енергії практична відповідь охоплює всю систему: хімічний склад елементів, якість елементів, проектування BMS, зарядного пристрою .поведінка, термокерування, механічний захист, встановлення, відстеження виробника та документація. Обробка безпека як a система властивість ,ні a маркетинг мітка ,is ринок ді ff посилання між a інформований купують рішення та a експозиція на уникнення ризику.

Для основи з технології літієвих акумуляторів використовуйте у цій статті, див. [ Що таке літієвий акумулятор ?].

__________________________________________________________________________________________________

Чи безпечні літієві акумулятори?

Літієві акумулятори є безпечними, якщо їх правильно спроектовано, виготовлено, встановлено, заряджено й експлуатовано. Безпека — це не властивість лише хімічного складу. Вона виникає внаслідок взаємодії якості елементів, захисту BMS, системи заряджання, корпусу, теплового середовища, якості встановлення та експлуатаційної поведінки.

Покупець має розглядати наступне як основні стовпи безпеки літієвих акумуляторів:

1. Якість елементів та вибір хімічного складу.

2. Захист і калібрування системи управління акумулятором (BMS).

3. Сумісність зарядного пристрою та профілю заряджання.

4. Теплове управління на місці встановлення.

5. Механічний захист від ударів, вібрації, води та пилу.

6. Правильне підключення, запобіжники та заземлення.

7. Відстежуваність виробника, випробування та документація.

8. Дисципліна експлуатації, у тому числі дотримання температурних меж та управління рівнем заряду (state-of-charge).

Якщо будь-яка з цих опор слабка, система стає менш передбачуваною. Якщо слабкими є кілька опор, система може вийти з ладу в умовах, які вона інакше повинна витримувати. тому безпечна літієва батарея — це результат повного ланцюга поставок, повної конструкції блоку акумуляторів та повного плану експлуатації.

__________________________________________________________________________________________________

Що може зробити літієву батарею небезпечною?

Інциденти, пов’язані з безпекою літієвих акумуляторів, зазвичай є наслідком невеликої кількості повторюваних кореневих причин. Кожна з цих причин має типовий механізм виникнення та типовий підхід до запобігання.

Перезарядження. Застосування напруги вище дозволеного хімічним складом межі може спричинити небажані хімічні реакції всередині елемента. Це може призвести до нагрівання елемента, виділення газу, постійної втрати ємності та, у важких випадках, внутрішнього короткого замикання.

Глибокий розряд. Допущення зниження напруги елемента нижче дозволеної нижньої межі може пошкодити структуру електродів. Серйозно перерозряджений елемент може не відновитися, може утворити внутрішнє коротке замикання під час подальшого заряджання або просто вийти з ладу.

Зовнішнє коротке замикання. Коротке замикання між клемами акумулятора може викликати надзвичайно високий струм, нагрівання, електричну дугу та, можливо, пожежу. Навіть з’єднання з низьким опором при високому струмі швидко генерує тепло.

Внутрішнє коротке замикання. Механічні пошкодження, виробничі дефекти, ріст літієвих дендритів або несправність сепаратора можуть спричинити внутрішні замикання в елементі. Внутрішнє замикання перетворює накопичену енергію на тепло всередині самого елемента.

Надмірний струм. Постійний або піковий струм понад номінальну межу акумулятора може призвести до перегріву елементів, пошкодження зварних з’єднань та перевантаження BMS. Накопичення тепла є типовим шляхом до термічного розбігу.

Висока температура. Підвищена температура навколишнього середовища, заблокована вентиляція, вплив сонячних променів або тепло від суміжного обладнання можуть перевести елемент у менш стабільний хімічний стан. Тепло також прискорює практично всі інші механізми старіння.

Заряджання при низьких температурах. Заряджання літієвих елементів при температурі нижчій за затверджену для даної хімії може спричинити осадження літію на аноді. Осадження — це не лише проблема ємності; це й проблема безпеки, оскільки осаджений літій може викликати внутрішні замикання.

Механічні пошкодження. Падіння, прокол, сильна вібрація або стиск можуть деформувати елемент і пошкодити внутрішні роздільники. Пошкоджений елемент може здаватися працездатним, але може несподівано вийти з ладу під навантаженням.

Низька якість виробництва. Нерівномірне нанесення покриття на електроди, забруднений електроліт, слабкі зварні шви або погана герметизація можуть призвести до прихованих дефектів, які проявляються лише через місяці експлуатації.

Неправильна установка. Занадто тонкі проводи, відсутні запобіжники, неправильне заземлення, заблокована вентиляція або нестабільне кріплення — усі ці фактори підвищують ризик. Навіть акумулятор високої якості може стати небезпечним через неправильну установку.

Відсутність документації або відстежуваності. Покупець, який не може встановити походження елементів, версію прошивки BMS, дані партії чи сертифікати випробувань, бере на себе додаткові ризики ланцюга поставок.

Ці кореневі причини є підставою для того, щоб оцінювати безпеку як систему, а не як окрему заявлену характеристику.

__________________________________________________________________________________________________

Що таке тепловий розбіг і чи можуть літієві Акумулятори займатися?

Тепловий неконтрольований процес описує a область всередині a елемент батареї у який тепло створення перевищує ринок елемент батареї ’с здатність до розсіювати тепло .Раз a елемент перевищує цей поріг, внутрішня температура стрімко підвищується. Хімічний склад прискорює власну деградацію, виділяючи більше тепло та ,у деякі хімік ріес ,фі горючі газ .Ринок результат може be вентиляція ,фі ре ,або розшарування залежно увімкнено ринок елемент батареї область , оболонку та навколишнє середовище.

Термічний неконтрольований процес — це не нормальний режим роботи. Це аварійний стан який вимагає ініціюючої події, наприклад, сильного перезарядження, внутрішнього короткого замикання, механічного пошкодження або зовнішнього фі нагрівання. Більшість добре спроектованих літієвих акумулятори ніколи не потрапляють у цей стан коли-небудь роки звичайного використання оскільки системи захисту запобігають подіям, що їх ініціюють.

Літієвий акумулятор може займатися фі певних умовах відмови, але це відрізняється від твердження, що літієві ff акумулятори по суті небезпечні під час звичайного використання. Мета проектування систем безпеки — утримувати елементи поза умовами, що призводять до цього реклама до термічного розбіжності, не стверджуючи, що розбіжності неможливі за будь-якого зловживання. Захист має багаторівневу структуру: вибір елементів, BMS, корпус, монтаж та експлуатаційна практика — кожен із цих факторів зменшує ймовірність виникнення збою стан обличчя.

__________________________________________________________________________________________________

Як BMS покращує безпеку літієвих акумуляторів?

Система управління акумулятором (BMS) — це електронний керуючий шар усередині літієвого акумулятора. Вона контролює напругу елементів, струм, температуру та іноді стан заряду. Коли показник перевищує затверджену межу, BMS відключає акумулятор або обмежує його роботу. роботу акумулятора.

Поширені функції BMS включають:

Захист від перезарядки: припинення заряджання, коли напруга елемента перевищує верхню межу.

Захист від глибокого розряду: припинення розряджання, коли напруга елемента падає нижче нижньої межі.

Захист від перевантаження за струмом: обмежує або відключає струм під час аномального навантаження.

Захист від короткого замикання: виявляє надзвичайно високий струм і швидко відключає акумулятор.

Контроль температури: призупиняє роботу, коли температура виходить за затверджені межі.

Балансування елементів: вирівнює напругу на елементах, щоб слабші елементи не перевищували граничні значення для всього блоку.

Зв’язок та сповіщення: повідомляє про стан заряду, сповіщення та несправності інвертору, дисплею або системі моніторингу.

Система управління акумулятором (BMS) зменшує ризик, але не усуває його повністю.

у BMS є власні обмеження струму, час реакції та показники надійності. Погано спроектована BMS може не відреагувати, не скинути помилку або сама стати джерелом несправностей. Тож наявність BMS є необхідною, але недостатньою умовою безпеки. Її слід поєднувати з правильним підключенням, правильними налаштуваннями зарядного пристрою, правильним монтажем та акумуляторним блоком, зібраним із якісних елементів.

__________________________________________________________________________________________________

Чи є акумулятори LiFePO4 безпечнішими за інші літій-іонні акумулятори?

LiFePO4, або літій-залізо-фосфат, загалом вважається порівняно стабільною літій-іонною хімією для стаціонарних та мобільних систем зберігання енергії. Його катодна хімія має вищу термічну стабільність, ніж шаруваті оксидні хімії, які часто використовують у споживчих електронних пристроях із високою щільністю енергії. У тестах на перевантаження елементи LiFePO4 менш схильні до теплового розбігу за однакової енергії спрацьовування, ніж деякі інші хімії.

Тому LiFePO4 широко застосовують у галузях, де важливішими є термічна стабільність та тривалий цикл життя, а не компактна щільність енергії. Бутилки для житлових систем зберігання, автономні сонячні системи, електричні системи в фургонах та на суднах, а також багато комерційних систем зберігання енергії використовують LiFePO4 саме тому, що вони краще переносять аварійні ситуації з меншим ризиком катастрофічного теплового розбігу.

Однак LiFePO4 не є захищеним від ризиків безпеки. За умов сильного навантаження він все ще може виділяти газ, димити або сприяти виникненню пожежі. Хімічний склад — це лише одна частина системи безпеки, а не її заміна. Якість елементів, проектування BMS, поведінка зарядного пристрою, корпус, монтаж та практика експлуатації залишаються обов’язковими. Вибір LiFePO4 через його «вищу безпеку» є доцільним; припущення, що LiFePO4 усуває потребу в інших компонентах системи безпеки, — неправомірне.

Для детальнішого розгляду хімії LiFePO4 див. [ Що таке літій-залізо-фосфатна (LiFePO4) батарея ?].

__________________________________________________________________________________________________

Як можна You Make Lithium Batter y Use Safer?

Практичний набір звичок зменшує більшість уникненних ризиків у процесі використання літій-іонних акумуляторів.

Використовуйте сумісний зарядний пристрій. Підбирайте зарядний пристрій відповідно до хімічного складу акумулятора, його напруги та затвердженого профілю заряджання. Заряджання літій-іонного акумулятора за допомогою зарядного пристрою для свинцево-кислотних акумуляторів або встановлення неправильної напруги може призвести до повторюваних перевантажень під час заряджання або ознак недозаряду. заряджання літій-іонного акумулятора за допомогою зарядного пристрою для свинцево-кислотних акумуляторів або встановлення неправильної напруги може призвести до повторюваних перевантажень під час заряджання або ознак недозаряду.

Дотримуйтесь специфікацій щодо напруги та струму. Дотримуйтесь номінального струму безперервного розряду акумулятора, пікового струму та максимального струму заряду. Перевищення цих значень може не призвести до миттєвого виходу з ладу, але скорочує термін служби й підвищує навантаження.

Дотримуйтесь затверджених меж температури. Уникайте заряджання при температурах нижче межі низькотемпературної роботи для даної хімії. Уникайте експлуатації або заряджання в умовах надмірної спеки. Якщо умови регулярно виходять за межі, встановіть систему обігріву, охолодження або теплоізоляцію.

Уникайте пошкоджених акумуляторів. Падіння, прокол, набухання, витік або незвичайний запах є ознаками небезпечного стану акумулятора. Припиніть його використання. та дотримуйтесь інструкцій виробника щодо безпеки. Саморобний ремонт пошкодженого літієвого акумулятора є небезпечним і не повинен здійснюватися.

Використовуйте правильне підключення та захист. Підбирайте переріз кабелю відповідно до струму, використовуйте запобіжники або автоматичні вимикачі, розраховані на параметри системи, і дотримуйтесь правил монтажу, вказаних у інструкції до акумулятора. Ненадійні з’єднання та кабелі недостатнього перерізу нагріваються ще до того, як виникне функціональна несправність.

Не обходьте систему управління акумулятором (BMS). Система управління акумулятором (BMS) існує тому, що окремі елементи й блоки можуть вийти з ладу. Її видалення або обхід може піддати акумулятор умовам, яким він ніколи не призначався для витримки. Якщо BMS повторно спрацьовує, правильним кроком є дослідження системи, а не вимикання захисту.

Дотримуйтесь режиму заряджання та рівня заряду (SOC) для зберігання. Деякі типи літієвих хімічних складів допускають зберігання при повному заряді; інші — лише при частковому заряді. Дотримуйтесь інструкцій у керівництві з експлуатації акумулятора, особливо під час сезонного зберігання, і зберігайте його в прохолодному, сухому місці.

Щоб дізнатися про умови, що пошкоджують акумулятор і з часом створюють ризики безпеки, див. розділ «Що пошкоджує літієвий акумулятор?» ].

__________________________________________________________________________________________________

Ризики безпеки літієвих акумуляторів та заходи захисту

У таблиці нижче наведено найпоширеніші ризики безпеки разом із типовими механізмами їх виникнення та типовими заходами захисту чи запобігання. Користуйтеся нею як швидким довідниковим матеріалом, але не замість інструкцій виробника.

Покупець, який дбає про безпеку, повинен мати змогу вказати на задокументовану захистну міру для кожного пункту вище, перш ніж схвалити систему літієвих акумуляторів.

__________________________________________________________________________________________________

Що повинні перевірити покупці перед придбанням літієвого акумулятора?

Безпечна закупівельна перевірка охоплює акумулятор, систему та постачальника. Наступний перелік є практичною початковою точкою.

Акумулятор бік.

1. Вибір хімічного складу. Переконайтеся, що хімічний склад відповідає пріоритетам застосування. LiFePO4 зазвичай використовується для стаціонарних і мобільних систем накопичення енергії, але в окремих випадках можуть підходити й інші хімічні склади.

2. Якість елементів та їх слідкуваність. Дізнайтеся, чи елементи походять від визначених виробників із документально підтвердженими партіями.

3. Специфікації BMS. Перевірте обмеження за наднапругою, пониженою напругою, перевищенням струму, коротким замиканням і температурою. Переконайтеся у функціональності зв’язку BMS та поведінці при скиданні.

4. Номінальний і піковий струм. Підберіть номінальні й пікові значення струму акумулятора відповідно до інвертора й найбільшого очікуваного навантаження.

5. Діапазон робочих температур. Перевірте межі температур заряджання й розряджання щодо передбаченого місця встановлення.

6. Захист під час заряджання при низьких температурах. Переконайтеся, що заряджання заблоковано або обмежено при температурах нижче затвердженого порогу для даної хімії.

7. Корпус та механічний захист. Перегляньте корпус, точки кріплення, стійкість до вібрації та будь-який рейтинг захисту від проникнення, що має значення для даного застосування.