A lítium alapú újratölthető akkumulátorok komoly tűzveszélyt jelentenek valami miatt, amit termikus visszafutásnak neveznek. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az akkumulátor önmagát kezdi el hevíteni ellenőrizhetetlenül, és akár fel is robbanhat. A probléma általában akkor következik be, amikor az akkumulátor fizikailag megsérül, túltöltődik, vagy 60 Celsius-foknál melegebb környezetben tárolják. Ezek az állapotok az akkumulátor belsejében található elválasztó komponensek meghibásodását okozzák, ami aztán kémiai reakciókat vált ki, és a gyúlékony elektrolit anyagok kiáramlását eredményezi. Már egyetlen cella átszúródása is szinte azonnal kiválthatja a szomszédos cellák meghibásodását. Ennek a veszélynek a kezelésére a gyártóknak hatékony feszültségszabályozó rendszerekre és megfelelő kisütési eljárásokra van szükségük a tárolás vagy szállítás előtt. Számos vállalat mára beépített biztonsági funkciókkal látja el az akkumulátor-terveiket, hogy megelőzze az ilyen incidenseket.
A csomagok stabilitását valóban nagyban befolyásolja a hőmérséklet és a páratartalom. Kutatások azt mutatják, hogy amikor az elemeket 25 °C feletti hőmérsékleten tárolják, akkor körülbelül háromszor gyorsabban romlanak, mint azok, amelyeket 15 és 20 °C között tartanak. Ezt az elektrokémiai vizsgálatok is megerősítik. Amikor a levegő túl nedves, a 60% feletti páratartalom valójában az akkumulátorcsatlakozókat kezdi el enni, és elősegíti azokat a veszélyes dendriteket, amelyek a cella belsejében növekednek. Ez lényegesen növeli az olyan belső rövidzárlatok kockázatát. A megfelelő tároláshoz a legjobb, ha az akkumulátorokat olyan helyen tartják, ahol a hőmérséklet viszonylag állandó. Kerülje a padlásokat vagy garázsokat, ahol a hőmérséklet egy napon belül több mint 10 fokkal ingadozhat. Ugyanilyen fontos a páratartalom szintjének 50% alatt tartása. A szilikagél zacskók jól beválnak a felesleges páratartalom elnyelésére és a nedves körülmények okozta károk megelőzésére.
Amikor az akkumulátorok túl hosszú ideig túl melegek, ez lényegében hőterhelés, és az egyik fő oka annak, hogy korán meghibásodnak. Mindenki, aki az akkumulátorkészleteit fűtőnyílások közelében, működő motorok mellett vagy a napon hagyja, hamar tapasztalni fog problémákat. Az anódok idővel kezdenek szétesni, ami azt jelenti, hogy az akkumulátor évente valahol 15%-os és akár 30%-os töltéskapacitás csökkenést produkál. Ha ezek az akkumulátorok továbbra is 40 Celsius fok feletti hőmérsékletnek vannak kitéve, valami súlyos dolog történik bennük. Az elektrolit gázzá kezd változni, amitől az akkumulátor ház duzzadttá válik, és komoly biztonsági problémákat okozhat később a töltése során. Amiket az infravörös tesztelés során tapasztaltunk, az az, hogy a tárolási hőmérséklet 30 Celsius fok alatt tartása kritikus fontosságú. A legtöbb ember ezt a problémát úgy oldja meg, hogy biztosítja az akkumulátorok körül elegendő helyet a levegő keringetéséhez, és néha hőszigetelő anyagot helyez el az akkumulátor és a közelében lévő hőt kibocsátó objektum közé.
A lítium-töltőelemek teljesítménye a legmagasabb, ha 40–50% töltöttséggel tárolják őket. Ez a „Goldilocks-zóna” csökkenti a katód és az anód terhelését, megelőzve a lítium bevonat képződését – egy mellékreakciót, amely az elektródák minőségének romlását okozza. Egy 2023-as elemzés, amely 12 jelentős lítiumion-akkumulátor gyártót vizsgált, megállapította, hogy a gyártók 92%-a ajánlja a részleges töltést tároláshoz, ami széles körű ipari konszenzust jelez.
Akkumulátorok teljes töltöttségen tartása valójában felgyorsítja belső kémiai anyagaik lebomlását, míg az, ha teljesen lemerülnek, veszélyes réteglerakódáshoz vezethet az akkumulátorcellákon belül. A 2024-ben megjelent Nemzetközi Tűzvédelmi Kódex legújabb kiadása szerint az akkumulátorok 30%-os töltöttségi szinten történő tárolása 37%-kal csökkenti a túlmelegedésből fakadó incidensek valószínűségét a teljesen töltött állapothoz képest. A legtöbb felhasználó számára gyakorlati szempontból a 40 és 50% közötti töltöttségi szint bizonyult a legmegfelelőbbnek. Ez elegendő tartalékot biztosít a havi 5%-os természetes töltéskieséshez anélkül, hogy az akkumulátor teljes lemerülésének veszélyébe futnánk, ami hosszú távon igazán károsítja azokat.
Még ideális körülmények között is, a lítium-akkumulátorok évente 2–4% kapacitást veszítenek a szilárd-elektrolit határfelület (SEI) növekedése miatt. Hat hónapnál hosszabb tárolás esetén minden 3–6 hónapban töltse fel 50%-ra, hogy elkerülje a mélykisütést. Míg az ipari akkumulátormenedzsment rendszerek hőmérséklet-alapú adaptív algoritmusokat használnak, fogyasztói alkalmazásoknál elegendő a kézi ellenőrzés.
Főbb szempontok :
| Tárolási időtartam | Ajánlott teendő |
|---|---|
| <3 hónap | Tárolás 40–50% között |
| 3-12 hónap | Negyedévente töltse fel |
| >12 hónap | Használjon feszültségriasztót |
A lítiumion-akkumulátorok a legjobb teljesítményt nyújtják, ha tárolásuk során a következő hőmérsékleti tartományban tartják őket 15°C és 25°C (59°F–77°F) . A kitérés alatt 0°C (32°F) csökkenti az ionvezető képességet, míg a felette lévő hőmérsékletek 45°C (113°F) növeli a termikus elszabadulás kockázatát a szeparátor olvadása miatt. Kutatások kimutatták, hogy a 35°C-on tárolt cellák évente 30%-kal több kapacitást veszítenek, mint azok, amelyeket 20°C-on tartanak.
| Állapotban tartani | Ideális tartomány | Kockázati határ |
|---|---|---|
| Hőmérséklet | 15°C–25°C (59°F–77°F) | <0°C vagy >45°C (32°F–113°F) |
| Relatív Páratartalom | 45–55% | >90% |
Sosem szabad az akkumulátorokat hősugárzók közelében, közvetlen napsütésben vagy zárt autóban tartani forró időben. Az akkumulátorok állapota szempontjából nagyon fontos a hőmérséklet-szabályozás. Amikor a hőmérséklet napi szinten több mint 10 Celsius-fokkal (kb. 18 Fahrenheit) ingadozik, az akkumulátor belsejében lévő elektródák ténylegesen kitágulnak és összehúzódnak, ami idővel mechanikai feszültséget okoz. Kisebb gyűjteményekhez otthon vagy irodában a legjobb megoldás szigetelt műanyag doboz használata olyan helyen, ahol a szobahőmérséklet stabil. A nagyobb üzemek számára megfelelő szellőző- és légkondicionáló rendszerek szükségesek, amelyek képesek a hőmérsékletet ±2 fokos tartományon belül tartani. Ez megakadályozza, hogy bizonyos területek gyorsabban öregedjenek, ami jelentősen lerövidítené az akkumulátorok élettartamát.
Amikor a páratartalom 70% feletti értékre nő, a csatlakozók elkezdenek oxidálódni, és hidrogén-fluorid sav keletkezhet a telep dobozok belsejében, ami akár 40%-kal is csökkenti az akkumulátor élettartamát meleg, párás éghajlaton. Ugyanakkor, ha a páratartalom 30% alá csökken, a sztatikus elektromosság válik komolyabb problémává, amely károsíthatja az érzékeny alkatrészeket. Ebben az esetben a megfelelő szellőzés elengedhetetlen; ajánlott óránként hat és tizenkét teljes levegőcserét biztosítani, hogy eltávolítsák a régebbi akkumulátorcellákból származó illékony szerves vegyületeket. A legtöbb raktár vagy szilikagél zacskókat, vagy ipari páramentesítőket használ a stabilitás fenntartására, különösen fontos ez a lítium vas foszfát akkumulátorok tárolásánál, mivel ezek rendkívül érzékenyek a nedvességingadozásokra. Az ipari szakemberek általában rendszeres ellenőrzést és ezeknek a környezeti szabályozóknak a karbantartását javasolják.
Napi vagy heti használat esetén a telepeket száraz, szobahőmérsékletű környezetben (15–25 °C / 59–77 °F) 40–50% töltöttséggel kell tárolni. Ez csökkenti az elektródák terhelését, miközben a készenléti állapotot fenntartja. Használjon nem vezető anyagú tartályokat, kerülje a telepek egymásra halmozását, és távolítsa el a fém tárgyaktól. Ne hagyja őket a készülékekben 30 napnál tovább a parazita kisülés elkerülése érdekében.
A hat hónapnál hosszabb ideig tárolt telepek esetén szigorú környezeti ellenőrzés szükséges:
| Gyár | Ideális állapot | Mérés gyakorisága |
|---|---|---|
| Töltöttségi szint | 40–50% | 3 havonta |
| Környezeti hőmérséklet | 10–20 °C (50–68 °F) | Havi |
| Páratartalom | <50% relatív páratartalom | Kéthetente |
Egy 2023-as akkumulátor-biztonsági jelentés szerint a teljes töltöttséggel hat hónapig tárolt akkumulátorok 18–22% kapacitást veszítettek, szemben a 50% töltöttséggel tárolt telepek 2–4%-os veszteségével. Erősen ajánlott klímaberendezéssel ellátott tárolás.
A lítium-ion akkumulátorok havi 1,5–2% önmerülést szenvednek. A mélykisülés megelőzésére töltse újra 50%-os töltöttségre 6–9 havonta, de soha ne lépje túl a 85%-ot karbantartó töltés során. Ha a töltöttség 5% alá csökken, az felgyorsítja a szulfatációt, amely évente 740 millió amerikai dollár értékű előidőzött cserével jár az Egyesült Államokban működő vállalkozásoknál (Ponemon, 2023).
A legtöbb nagy gyártó, valamint biztonsági szervezetek, mint például a UL Solutions és a Nemzeti Tűzvédelmi Társaság (National Fire Protection Association) már megegyeztek bizonyos alapvető tárolási irányelvekben. A hőmérsékletet körülbelül 10 és 25 Celsius-fok között kell tartani, ami megfelel kb. 50 és 77 Fahrenheit-foknak, miközben a páratartalom 50 és 60 százalékos szinten tartása tűnik ideálisnak. Az NFPA 855-ös szabványa szerint a telepeket távol kell tartani minden olyan anyagtól, ami lángra kaphat, és folyamatosan ellenőrizni kell a hőmérsékleti körülményeket. Fontos dolgok, amiket érdemes megjegyezni ezekkel az elemekkel való bánásmódban, mindig függőlegesen kell tartani őket, és védőburkolatuknak a helyén kell lennie, valamint egyáltalán nem szabad őket lazán egymásra halmozni. Nagyobb létesítményeknél ésszerű hőkamerás felszerelést telepíteni passzív tűzoltó rendszerekkel együtt. Ezek az intézkedések segítenek megelőzni azokat a veszélyes helyzeteket, amikor a telepek ellenőrizetlenül túlmelegednek.
A Battery University 2023-ban készült tanulmánya szerint, amely körülbelül 2000 darab visszaküldött akkumulátort vizsgált, a helytelenül tárolt akkumulátorok kb. 18 hónap alatt a kapacitásuk két harmadát vesztették el. A megfelelő körülmények között tárolt elemek teljesítménye csupán 20% alá csökkent. Amikor az akkumulátorok ilyen mértékben degradálódnak, gyakran feszültségesés és az elektródákon megjelenő lítium lemez (lithium plating) jelensége figyelhető meg. A kutatók megállapították, hogy sok okos eszköz korai meghibásodásához az vezet, hogy a felhasználók gyakran hagyják az eszközt töltve, amikor a környezeti hőmérséklet meghaladja a 30 Celsius fokot. A jelenség mögötti okokat vizsgálva a kutatók a SEI-réteg gyorsabb képződésére és az elektrolit oldat kémiai lebomlására mutattak rá, amelyek az akkumulátor celláiban jelentkeznek, ha hosszú ideig teljes töltöttségi állapotban tartják azokat.
A szakértők többsége egyetért abban, hogy a részben töltött akkumulátorok az átmeneti kémiai reakciók csökkentésében segítenek. Az Elektrokémiai Társaság tanulmányai szerint az akkumulátorok teljes töltöttségi szinten (100% SOC) tartva havi átlagban kb. 15%-kal növelik belső ellenállásukat. Ez lényegesen rosszabb, mint amikor kb. 60% töltöttségi szinten tartják őket, ahol az ellenállás csupán 2,2%-kal nő. A Dell és a Tesla, valamint más nagy gyártók is ajánlják, hogy az akkumulátorok töltöttségi szintjét hosszabb távon 40 és 60 százalék között tartsák optimális kémiai egyensúly érdekében. Hosszabb ideig tartó tárolás esetén érdemes három havonta cserélni a készletet. Az összes egység kb. 50% kapacitásra történő újratöltése 90 naponta segít harcolni a természetes kisütés okozta problémák ellen, és megakadályozza a súlyosabb problémákat, például a réz visszafordíthatatlan feloldódását, amely akkor következik be, amikor a töltöttségi szint 20% SOC alá csökken.
A lítium újratölthető akkumulátorok elsősorban veszélyben vannak a termikus visszafutás, tűzveszély és az alkalmatlan tárolási körülményekből, például extrém hőmérséklet és páratartalom miatt bekövetkező degradáció miatt.
Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében a lítiumakkumulátorokat résztöltöttséggel (40-50%) kell tárolni, klímaberendezéssel szabályozott környezetben, stabil 15-25 °C hőmérséklet és 45-55% páratartalom mellett.
Hosszú távú tárolás esetén az akkumulátor töltöttségi szintjét 40-50% között kell tartani, rendszeresen ellenőrizni kell a környezeti körülményeket, és 3-6 havonta újra kell tölteni őket kb. 50%-os töltöttségre a mélykisülés elkerülése érdekében.
A résztöltés csökkenti az akkumulátor alkatrészeire ható terhelést, minimalizálja a degradációt, és segít fenntartani a cellákon belüli kémiai egyensúlyt, ezzel megelőzve a nemkívánatos kémiai reakciókat és meghosszabbítva az akkumulátor élettartamát.
EN