EN
Quick Links
Litio tipo akumuliatoriams būdinga rimta užsidegimo rizika dėl reiškinio, vadinamo termo išsiveržimu. Tai atsitinka, kai baterija pradeda nekontroliuojamai kaitintis ir net gali sprogti. Ši problema dažniausiai kyla, kai baterija yra fiziškai pažeista, per įkrauta arba laikoma aukštesnėje nei 60 laipsnių C temperatūroje. Tokios sąlygos suardo vidinius baterijos komponentus, kurie palaiko izoliaciją tarp jos dalių, todėl vyksta cheminės reakcijos, išsiskiria degios elektrolito medžiagos. Net vieno elemento prasidūrimas gali beveik iš karto paleisti kitų elementų grandinę reakciją. Siekiant valdyti šią riziką, gamintojai turi naudoti efektyvias įtampos kontrolės sistemas ir tinkamas iškrovimo procedūras prieš saugant ar vežant baterijas. Dabartiniai gamintojai dažnai integruoja specialias saugos funkcijas tiesiogiai į baterijų konstrukciją, kad išvengtų tokių atsitikimų.
Baterijų stabilumas labai priklauso tiek nuo temperatūros, tiek nuo drėgmės lygio. Tyrimai parodė, kad kai elementai laomi aukštesnėje nei 25 laipsnių Celsijaus temperatūroje, jie pradeda degraduoti maždaug tris kartus greičiau nei laikomi 15–20 laipsnių temperatūroje. Tai patvirtina ir elektrocheminiai tyrimai. Kai oras tampa per drėgnas, virš 60 % drėgmė pradeda neigiamai veikti baterijų kontaktus ir skatina pavojingų dendritų augimą viduje. Dėl to vidiniai trumpieji jungimai tampa dažnesni. Norint tinkamai laikyti baterijas, geriausia jas laikyti vietose, kur temperatūra yra gana pastovi. Venkite jų laikymo palėpėse ar garažuose, kur temperatūra per dieną gali svyruoti daugiau nei 10 laipsnių. Taip pat svarbu palaikyti drėgmės lygį žemiau 50 %. Silikagelio maišeliai gerai sugeria perteklinę drėgmę ir apsaugo nuo drėgmės sukeltų pažeidimų.
Kai baterijos per ilgą laiką perkaista, tai praktiškai yra terminis pažeidimas ir viena pagrindinių priežasčių, kodėl jos anksti sugenda. Tie, kurie palieka baterijų paketus šalia šildymo angų, šalia veikiančių variklių arba saulėje, greitai pastebės problemas. Laikui bėgant, katodai pradeda skilinėti, o tai reiškia, kad kiekvienais metais baterija kaupia vis mažiau krūvio – tarp 15 % ir net 30 %. Jei baterijos nuolat veikiamos temperatūra aukštesne nei 40 laipsnių Celsijaus, viduje pradeda vykti blogi procesai. Elektrolitas pradeda virsti dujomis, dėl ko korpusas išsipučia ir kyla reali saugumo problema, kai vėliau bandoma jas įkrauti. Remiantis infraraudonųjų spindulių testavimo duomenimis, svarbu, kad saugojimo vietose temperatūra būtų žemesnė nei 30 laipsnių. Dažniausiai šią problemą žmonės sprendžia užtikrindami pakankamai vietos aplink baterijas, kad galėtų cirkuliuoti oras, o kartais prideda šilumą izoliuojančią medžiagą tarp baterijos ir bet ko, kas galėtų šildyti šalia jos.
Litio jonų baterijos išlaiko geriausią našumą, kai jos laikomos esant 40–50 % įkrovos. Šis „aukso viduris“ sumažina apkrovimą katodoje ir anode, neleidžiant litio apsauginės reakcijos – šalutinės reakcijos, kurios degraduoja elektrodus. 2023 metų 12 pagrindinių litio jonų baterijų gamintojų analizė parodė, kad 92 % rekomenduoja dalinį baterijų įkrovimą laikymui, kas pabrėžia plataus masto pramonės sutikimą.
Laikant baterijas pilnai įkrautas iš tikrųjų pagreitėja jų vidinių cheminių medžiagų gedimas, tuo tarpu leisti jiems visiškai išsikrauti gali sukelti pavojingą vario kiekio padidėjimą viduje. Pagal 2024 metų Tarptautinio gaisrinės saugos kodekso leidimą, laikant baterijas ne daugiau kaip 30% įkrautus sumažėja perkaitimo incidentų tikimybė maždaug 37%, lyginant su visiškai įkrautų baterijų laikymu. Daugelis žmonių pastebėjo, kad praktiškai geriausiai veikia laikyti baterijas įkrautas nuo 40 iki 50%. Tai suteikia pakankamai vietos natūraliam 5% mėnesinių praradimų lygiui be visiško baterijos išsikrautimo rizikos, kuris ilgainiui tikrai žudo baterijas.
Net ir esant idealioms sąlygoms, dėl tvirtos elektrolito fazės (SEI) augimo litio baterijos kasmet praranda 2–4% talpos. Laikant ilgiau nei šešis mėnesius, kas 3–6 mėnesių įkraukite jas iki 50 %, kad būtų išvengta gilaus iškrovimo. Nors pramonės baterijų valdymo sistemos naudoja adaptacinius algoritmus, pagrįstus temperatūra, vartotojų programoms pakanka rankinio stebėjimo.
Pagrindinė sąvoka :
| Laikymo trukmė | Rekomenduojama veiksmų seka |
|---|---|
| <3 mėn. | Laikyti 40–50% |
| 3-12 mėnesių | Įkrauti kas ketvirtį |
| >12 mėn. | Naudoti įtampos signalizatorius |
Litio jonų baterijos veikia geriausiai, kai jos laikomos tarp 15°C ir 25°C (59°F–77°F) . Poveikis žemiau 0°C (32°F) sumažina joninę laidumą, o temperatūra virš 45°C (113°F) didina terminio nekontrolės riziką dėl separatorių lydymosi. Tyrimai parodė, kad elementai, laikomi 35°C temperatūroje, praranda 30% daugiau talpos per metus nei tie, kurie laomi 20°C temperatūroje.
| Būklė | Idealus diapazonas | Rizikos riba |
|---|---|---|
| Temperatūra | 15°C–25°C (59°F–77°F) | <0°C arba >45°C (32°F–113°F) |
| Santykinė drėgmė | 45–55% | >90% |
Niekada neikite baterijų šalia radiatoriaus, tiesioginėje saulės šviesoje arba užrakintose mašinose karštu oru. Temperatūros kontrolė yra labai svarbi baterijų sveikatai. Kai temperatūra kasdien kinta daugiau nei 10 laipsnių Celsijaus (apytiksliai 18 Farenheito), elektrodai viduje iš tikrųjų plečiasi ir susitraukia, sukeliant realų mechaninį poveikį laikui bėgant. Mažesnėms kolekcijoms namuose ar biure geriausiai tiks izoliuotos plastikinės dėžės, patalpintos ten, kur kambario temperatūra yra stabilus. Didelėms operacijoms reikia tinkamų šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų, kurios gali išlaikyti temperatūrą ±2 laipsnių ribose. Tai padeda sustabdyti tam tikras sritis, kurios sensta greičiau nei kitos, todėl žymiai sumažėja bendras gyvenimo laikas.
Kai drėgmės lygis pakyla virš 70 %, pradeda koroduoti kontaktai ir baterijų korpusuose gali susidaryti fluoroacto rūgštis, dėl ko karštuose ir drėgnų klimatuose baterijų tarnavimo laikas sutrumpėja apie 40 %. Kita vertus, kai drėgmė nukrenta žemiau 30 %, statinė elektros įtampa tampa didesne problema, kuri gali sugadinti jautrius komponentus. Čia svarbi gera vėdinimo sistema – siekiant užtikrinti nuo šešių iki dvylikos kartų viso oro keitimą per valandą, kad būtų pašalintos agresyvios organinės medžiagos, išsiskiriančios iš senesnių baterijų. Daugelyje įrenginių drėgmės kontrolės stabilizavimui naudojami silikagelio maišeliai arba pramoniniai drėkintuvai, ypač svarbu laikant litio geležies fosfato baterijas, nes jos ypač jautrios drėgmės svyravimams. Pramonės ekspertai rekomenduoja nuolat stebėti ir prižiūrėti šiuos aplinkos kontrolės parametrus.
Kasdieniniam arba savaitiniam naudojimui saugokite baterijas 40–50% įkrovos lygyje sausėje, kambario temperatūros aplinkoje (15–25°C / 59–77°F). Tai sumažina elektrodų įtampą, išlaikant pasiruošimą. Naudokite nepralaidžius konteinerius, vengkite baterijų dėjimo vieną ant kitos ir laikykite jas atokiai nuo metalinių objektų. Ilgiau nei 30 dienų nelaikykite jų įrenginiuose, kad būtų išvengta parazitinio išsiskyrimo.
Baterijoms, saugomoms šešis mėnesius arba ilgiau, reikia griežtai kontroliuoti aplinką:
| Gamintojas | Idealios sąlygos | Stebėsenos dažnumas |
|---|---|---|
| Įkrovimo lygis | 40–50% | Kas 3 mėnesius |
| Ambientinės temperatūros | 10–20°C (50–68°F) | Kas mėnesį |
| Drėgmė | <50% santykinė drėgmė | Kas dvi savaites |
2023 m. Baterijų saugumo ataskaita parodė, kad baterijos, saugomos visiškai įkrautos šešis mėnesius, prarado 18–22% talpos, lyginant su tik 2–4%, kai jos buvo saugomos esant 50% įkrovos. Rekomenduojama saugoti kontroliuojamo klimato sąlygose.
Litio jonų baterijos patiria savaiminį išsikrovimą 1,5–2% per mėnesį. Norėdami išvengti gilaus išsikrovimo, kas 6–9 mėnesius įkraukite jas iki 50 %, tačiau eksploatacijos metu įkrovimo lygis neturi viršyti 85 %. Jei įtampa krinta žemiau 5 %, pagreitėja sulfatavimas – degradacijos procesas, kuris JAV verslui kasmet kainuoja 740 mln. JAV dolerių dėl per ankščiausiai pakeistų baterijų (Ponemon, 2023).
Daugelis pagrindinių gamintojų kartu su saugumo organizacijomis, tokiose kaip UL Solutions ir National Fire Protection Association, praktiškai sutarė dėl kai kurių pagrindinių saugojimo gairių. Temperatūra turi būti laikoma maždaug nuo 10 iki 25 laipsnių Celsijaus, tai atitinka maždaug nuo 50 iki 77 laipsnių Farenheito, o drėgmės lygis tarp 50 ir 60 procentų atrodo idealus. Pagal NFPA standartą 855, baterijos turi būti laikomos atokiai nuo visko, kas gali užsidegti, be to, reikia nuolat stebėti temperatūros sąlygas. Kai kurios svarbios rekomendacijos, kurias verta atminti, dirbant su šiais daiktais, yra visada laikyti juos vertikaliai su užtvariniais dangteliais įstatytomis ir tikrai neleisti, kad jie būtų laikomi krūvoje laisvai susibėrę. Didesnėms operacijoms logiška būtų įdiegti šiluminio vaizdo įrangą kartu su pasyviomis gaisro gesinimo sistemomis. Šie veiksmai padeda išvengti pavojingų situacijų, kai baterijos pradeda nekontroliuojamai perkaisti.
Pagal 2023 m. Battery University atliktą tyrimą, kurio metu buvo ištirta apie 2 000 sugrąžintų įrankių baterijų, nustatyta, kad dėl netinkamo saugojimo per 18 mėnesių jos prarado apie dvi trečiąsias jų talpos. Tinkamomis sąlygomis laikytos baterijos prarado mažiau nei 20 %. Kai baterijos taip stipriai degraduojasi, dažnai kyla problemų dėl įtampos kritimo ir elektroduose atsirandančio litio plėtimosi. Mokslininkai nustatė, kad daugelis išmaniųjų įrenginių sugenda anksti dėl to, kad žmonės dažnai palieka juos įkrauti, kai temperatūra viršija 30 laipsnių Celsijaus. Gilyn analizuodami šią priežastį, mokslininkai nurodo, kad dėl ilgo laiko visiškai įkrautų baterijų ląstelėse greičiau susidaro vadinamoji SEI sluoksnis ir elektrolito skystis chemiškai skyla.
Daugelis ekspertų sutinka, kad palaikant baterijas dalinai įkrautas padeda sumažinti nereikalingas chemines reakcijas jų viduje. Pagal Elektrocheminės visuomenės atliktus tyrimus, baterijos, paliktos visiškai įkrautos (100 % SOC), kiekvieną mėnesį vidutiniškai 15 % padidina vidinį pasipriešinimą. Tai yra daug blogiau nei laikant jas apie 60 % įkrautų, kai pasipriešinimas kyla tik apie 2,2 %. Pagrindiniai gamintojai, tokie kaip Dell ir Tesla, rekomenduoja palaikyti baterijų įkrovimo lygį tarp 40 ir 60 procentų, kad ilgainiui būtų pasiektas geresnis cheminis balansas. Ilgam laikui saugant baterijas, verta kas tris mėnesius keisti atsargas. Kas 90 dienų perkraunant visas baterijas iki maždaug 50 % talpos padeda kovoti su natūraliu išsikrovimu ir neleidžia kilti rimtesnėms problemoms, tokioms kaip vario nuolatinis ištirpimas, kai įkrovimo lygis nukrenta žemiau 20 % SOC.
Pagrindinės litio akumuliatorių rizikos yra termoizvykis, gaisro pavojus ir gedimas dėl netinkamų saugojimo sąlygų, įskaitant ekstremalią temperatūrą ir drėgmę.
Norėdami pailginti baterijos tarnavimo laiką, litio baterijas saugokite iš dalies įkrautas (40–50 %) pastovios temperatūros aplinkoje, kur temperatūra yra nuo 15 iki 25 °C, o drėgmė – nuo 45 iki 55 %.
Ilgesniam saugojimui palaikykite baterijas 40–50 % įkrovos, reguliariai stebėkite aplinkos sąlygas ir kas 3–6 mėnesių įkraukite jas iki 50 %, kad būtų išvengta gilaus išsikrovimo.
Dalinė įkrova sumažina apkrovą baterijos komponentams, mažina senėjimą ir padeda išlaikyti cheminę pusiausvyrą elementų viduje, todėl prevencijuojamos nereikalingos cheminės reakcijos ir pailginamas baterijos tarnavimo laikas.