EN
Quick Links
Litija baterijas, kas ir lādējamas, rada nopietnu ugunsgrēka risku, jo notiek kaut kas, ko sauc par termisko izraisīšanu. Tas būtiski nozīmē, ka baterija sāk pati sevi nekontrolēti sildīt un pat var eksplodēt. Parasti problēma rodas pēc tam, kad baterija tiek fiziski bojāta, pārlādēta vai atrodas temperatūrā, kas ir karstāka par 60 grādiem pēc Celsija. Šādos apstākļos tiek sabojāti iekšējās struktūras daļas, kas nodrošina atdalījumu baterijā, tādējādi izraisot ķīmiskas reakcijas, kas izraisa šķidruma noplūdi. Tikai vienas šūnas bojājums var gandrīz uzreiz izraisīt arī blakus esošo šūnu bojājumus. Lai pārvaldītu visu šo risku, ražotājiem ir nepieciešamas efektīvas sprieguma kontroles sistēmas un pareizas izlādes procedūras pirms baterijas uzglabāšanas vai pārvadāšanas. Daudzas uzņēmumi tagad bateriju konstrukcijā iekļauj īpašas drošības ierīces, lai novērstu šādus incidentus.
Bateriju stabilitāte tiešām tiek ietekmēta gan no temperatūras, gan mitruma līmeņa. Pētījumi liecina, ka, ja šūnas tiek uzglabātas virs 25 grādiem pēc Celsija, tās parasti degradējas apmēram trīs reizes ātrāk nekā tās, kas uzglabātas starp 15 un 20 grādiem. Arī elektroķīmiskie testi to apstiprina. Kad gaisā ir pārāk liels mitrums, virs 60% mitruma līmeņa tas patiesībā sāk iznīcināt bateriju kontaktus un veicina bīstamo dendrītu augšanu šūnās. Tas ievērojami palielina iespējamību, ka notiks iekšējie īssavienojumi. Lai uzglabātu baterijas pareizi, tās ir jāuzglabā vietās, kur temperatūra paliek diezgan nemainīga. Ir jāizvairās tās novietot bēniņos vai garāžās, kur temperatūra dienas laikā var svārstīties vairāk nekā par 10 grādiem. Arī mitruma līmeņa uzturēšana zem 50% ir ļoti svarīga. Silīdzīda paciņas ir ļoti efektīvas, lai uzsūktu lieko mitrumu un pasargātu no bojājumiem, ko izraisa mitras apstākļi.
Kad baterijas pārāk ilgi kļūst pārāk karstas, tas būtībā ir termiskā pārslodze un viena no galvenajām iemesliem, kāpēc tās agrīnā stadijā iziet no ierindas. Ikviens, kurš atstāj savas bateriju paketes tuvumā sildīšanas režģiem, tuvu darbojošiem motoriem vai saulē, ātri vien pamanīs problēmas. Katodu sastāvs laika gaitā sāk degradēties, kas nozīmē, ka baterija katru gadu uzkrāj mazāk lādiņa – zudumi svārstās no 15% līdz pat 30%. Ja baterijas turpina pakļauties temperatūrai virs 40 grādiem pēc Celsija, baterijā notiek kaut kas nelabojams. Elektrolīts sāk pārvērsties gāzē, kas izraisa korpusa uzpūšanos un rada reālas drošības problēmas, kad vēlāk mēģina bateriju uzlādēt. Pēc tam, ko esam novērojuši infrasarkanās pārbaudēs, ir kritiski svarīgi uzturēt uzglabāšanas vietu temperatūru zem 30 grādiem. Lielākā daļa cilvēku šo problēmu risina, nodrošinot pietiekami daudz brīvas vietas ap baterijām, lai gaisam būtu iespēja cirkulēt, un reizēm pievienojot kādu veidu siltumizolācijas materiālu starp bateriju un objektu, kas varētu radīt siltumu tuvumā.
Litija jonu baterijām, kas uzglabātas 40–50% lādēšanas līmenī, saglabājas optimāla veiktspēja. Šis „Zelta līmenis“ samazina slodzi uz katodu un anodu, novēršot litija plāksnes veidošanos – pārreakciju, kas degradē elektrodus. 2023. gada analīze, kurā tika izvērtēti 12 lielāko litija jonu bateriju ražotāju dati, atklāja, ka 92% no tiem iesaka daļēju baterijas lādēšanu uzglabāšanai, kas apliecina plašu nozaru vienošanos.
Bateriju uzturēšana pilnībā uzlādētā stāvoklī patiesībā paātrina to iekšējo ķīmisko elementu iznīcināšanos, savukārt ļaujot tām pilnībā izlādēties, var rasties bīstama varšu uzkrāšanās bateriju elementos. Saskaņā ar 2024. gada starptautiskā ugunsdrošības kodeksa jaunāko izdevumu, bateriju uzglabāšana ne vairāk kā 30% uzlādē samazina pārkaršanas incidentu iespējamību par aptuveni 37%, salīdzinot ar to uzglabāšanu pilnībā uzlādētā stāvoklī. Vairumam cilvēku ir pierādījies, ka vislabāk ir uzturēt baterijas uzlādētas no 40 līdz 50%. Tādējādi tiek nodrošināts pietiekami daudz vietas dabiskajai 5% uzlādes zudumu mēnesī, neuzņemoties risku pilnībā izlādēt bateriju, kas patiesībā laika gaitā tos sabojā.
Pat ideālos apstākļos litija baterijas zaudē 2–4% jaudas gadā sakarā ar cietā elektrolīta starpfāzes (SEI) augšanu. Ja uzglabāšana pārsniedz sešus mēnešus, atkārtoti uzlādējiet līdz 50% ik pēc 3–6 mēnešiem, lai novērstu dziļu izlādi. Lai gan rūpnieciskās bateriju pārvaldības sistēmas izmanto pielāgojamus algoritmus, kas balstīti uz temperatūru, patērētāju lietošanai ir pietiekama manuāla uzraudzība.
Galvenais apsvērums :
| Uzglabāšanas ilgums | Ieteiktais darbības veids |
|---|---|
| <3 mēneši | Uzglabāt 40-50% |
| 3-12 mēneši | Atkārtoti uzlādēt katru ceturksni |
| >12 mēneši | Izmantot sprieguma brīdinājumus |
Litija jonu baterijām veic labāk, ja tās uzglabā starp 15°C un 25°C (59°F–77°F) . Izkļūšana zem 0°C (32°F) samazina jonu vadītspēju, savukārt temperatūra virs 45°C (113°F) palielina termiskās izraisīšanas risku separatora izkausēšanas dēļ. Pētījumi parāda, ka elementi, kurus uzglabā 35°C, zaudē par 30% vairāk jaudas gadā nei tās, kas saglabātas 20°C.
| Stāvoklis | Ideāls diapazons | Riska slieksnis |
|---|---|---|
| Temperatūra | 15 °C–25 °C (59 °F–77 °F) | <0 °C vai >45 °C (32 °F–113 °F) |
| Relatīvā mitruma līmenis | 45–55% | >90% |
Nekad neuzglabājiet baterijas tuvu radiatoriem, tiešā saules gaismā vai noslēgtās mašīnās karstā laikā. Temperatūras kontrole ir ļoti svarīga baterijas stāvoklim. Kad temperatūra katru dienu svārstās vairāk nekā par 10 grādiem pēc Celsija (aptuveni 18 pēc Farenheita), tās iekšējie elektrodi patiešām izplešas un saraujas, radot mehānisku spriegumu ilgtermiņā. Maziem bateriju krājumiem mājās vai birojā vislabāk darbojas izolētas plastmasas kastes, ko novieto vietā ar stabili telpas temperatūru. Lielām operācijām nepieciešamas pienācīgas apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAC) sistēmas, kas spēj uzturēt temperatūru stingrā diapazonā ±2 grādi. Tas palīdz novērst dažādu zonu pārāk ātru novecošanos, kas būtiski saīsinātu kopējo kalpošanas laiku.
Kad mitruma līmenis paaugstinās virs 70%, sāk korodēt kontaktligzdas un bateriju korpusos var veidoties hidrofluorūdeņražskābe, kas karstos un mitros klimata apstākļos samazina baterijas kalpošanas laiku aptuveni par 40%. No otras puses, kad mitrums pazeminās zem 30%, statiskā elektrība kļūst par lielāku problēmu, kas var sabojāt jutīgas sastāvdaļas. Šeit ļoti svarīga ir laba ventilācija, tiek ieteikts nodrošināt no sešām līdz divpadsmit gaisa apmaiņas reizēm stundā, lai izvadītu nelietderīgās organiskās vielas, kas iztvaiko no vecākām bateriju šūnām. Lielākā daļa iekārtu izmanto silikagela pakas vai rūpnieciskus mitruma noņemšanas ierīces, lai uzturētu stabilus apstākļus, īpaši svarīgi, lai uzglabātu litija dzelzs fosfāta baterijas, jo tās ir ļoti jutīgas pret mitruma svārstībām. Nozares eksperti vispārīgi ieteic regulāri kontrolēt un uzturēt šos vides kontroles pasākumus.
Ikdienas vai nedēļas lietošanai uzglabājiet baterijas 40–50% uzlādētā stāvoklī sausā, istabas temperatūrā (15–25°C/59–77°F). Tas samazina elektrodu slodzi, saglabājot gatavību. Izmantojiet nevadošas ietilpes, izvairieties no kaudzēšanas un turiet baterijas atstatu no metāla priekšmetiem. Neatstājiet tās ierīcēs vairāk nekā 30 dienas, lai novērstu parazīta izlādi.
Baterijām, kas uzglabātas sešus mēnešus vai ilgāk, ir nepieciešama stingra vide kontrolei:
| Faktors | Ideāls stāvoklis | Uzraudzības biežums |
|---|---|---|
| Uzlādes līmenis | 40–50% | Katru 3 mēnešus |
| Vides temperatūra | 10–20°C (50–68°F) | Mēnesīgi |
| Mitruma līmenis | <50% relatīvais mitrums | Divreiz mēnesī |
2023. gada Bateriju drošības ziņojums atklāja, ka baterijas, kas uzglabātas pilnībā uzlādētā stāvoklī sešus mēnešus, zaudēja 18–22% jaudu, salīdzinot ar tikai 2–4%, ja tās uzglabāja 50% uzlādē. Īpaši ieteicams uzglabāt klimatkontrolētā vidē.
Litija jonu baterijas pašizlādējas 1,5–2% mēnesī. Lai novērstu dziļu izlādi, ik pēc 6–9 mēnešiem uzlādējiet līdz 50%, taču uzturēšanas uzlādēšanas laikā nekad neuzlādējiet vairāk par 85%. Ja lādēšana nokrītas zem 5%, paātrinās sulfācija – degradācijas process, kas ASV uzņēmumiem katru gadu maksā 740 miljonus ASV dolāru par laikā veiktām nomaiņām (Ponemon, 2023).
Gandrīz visi lielie ražotāji kopā ar drošības organizācijām, piemēram, UL Solutions un National Fire Protection Association, ir vienojušies par dažām pamata uzglabāšanas norādēm. Temperatūrai jābūt apmēram 10 līdz 25 grādiem pēc Celsija, kas atbilst aptuveni 50 līdz 77 grādiem pēc Fārenheita, savukārt mitruma līmenim jābūt no 50 līdz 60 procentiem — tas šķiet ideāls. Saskaņā ar NFPA standartu 855 akumulatori jātur tālāk no visām lietām, kas var aizdegties, un nepieciešams pastāvīgi kontrolēt temperatūras apstākļus. Daži svarīgi punkti, kas jāpatur prātā, strādājot ar šām precēm, ir vienmēr turēt tās vertikāli ar aizsargpārklājiem uzstādītiem un noteikti neļaut krāt kopā bez kārtības. Lielākiem uzņēmumiem ir lietderīgi uzstādīt termiskās attēlošanas iekārtas kopā ar pasīvām ugunsdzēšanas sistēmām. Šādi pasākumi palīdz novērst bīstamas situācijas, kad akumulatori sāk nekontrolēti pārkarst.
Saskaņā ar 2023. gadā publicētu pētījumu no Battery University, kas analizēja aptuveni 2000 atgrieztas būves instrumentu baterijas, konstatēja, ka baterijām, kuras bija nepareizi uzglabātas, jauda 18 mēnešu laikā samazinājās par aptuveni divām trešdaļām. Baterijām, kas bija uzglabātas labos apstākļos, jauda pazeminājās zem 20% robežas. Kad baterijas tik ļoti degradējas, tās parasti sāk rādīt problēmas ar sprieguma kritumu un tā saukto litija plāksnīšu veidošanos uz elektrodiem. Pētnieki atklāja, ka daudzas viedierīces agrīnā stadijā iziet no ierindas tāpēc, ka lietotāji bieži atstāj tās uzlādējamas uz ilgu laiku, kad temperatūra pārsniedz 30 grādus pēc Celsija. Iedziļinoties šīs parādības cēloņos, zinātnieki norāda uz ātrāku SEI slāņa veidošanos un elektrolīta šķīduma ķīmisko sadalīšanos baterijas šūnās, ja baterijas ilgu laiku paliek pilnībā uzlādētas.
Vairums ekspertu piekrīt, ka bateriju uzturēšana daļēji uzlādēta palīdz samazināt nevēlamas ķīmiskās reakcijas tajās. Saskaņā ar Elektroķīmiskās biedrības pētījumiem, baterijām, kas atstātas pilnībā uzlādētas (100% SOC), to iekšējā pretestība katru mēnesi palielinās par aptuveni 15%. Tas ir daudz sliktāk nekā tad, kad tās tiek uzturētas apmēram 60% apmērā uzlādētas, kad pretestība palielinās tikai par 2,2%. Lielie ražotāji, tostarp Dell un Tesla, iesaka uzturēt bateriju līmeni 40–60 procentu robežās, lai nodrošinātu labāku ķīmisko līdzsvaru laika gaitā. Kad baterijas tiek uzglabātas ilgāku laiku, ir lietderīgi ik pēc trim mēnešiem rotēt inventāru. Visu vienību uzlāde līdz aptuveni 50% jaudai ik pēc 90 dienām palīdz cīnīties ar dabiskās izlādes problēmām un novērš nopietnas problēmas, piemēram, vara pastāvīgu izšķīšanu, kad līmenis nokrītas zem 20% SOC.
Litija uzlādējamās baterijas galvenokārt apdraud termiskās izraisīšanas risks, ugunsgrēka briesmas un degradācija no nepareiziem uzglabāšanas apstākļiem, tostarp ekstrēmām temperatūrām un mitruma līmenim.
Lai pagarinātu baterijas kalpošanas laiku, litija baterijas uzglabājiet daļēji uzlādētas (40–50%) klimatkontroles vidē ar stabilu temperatūru no 15–25 °C un mitruma līmeni no 45–55%.
Ilgtermiņa uzglabāšanai uzturiet baterijas 40–50% uzlādes līmenī, regulāri uzraudziet vides apstākļus un ik pēc 3–6 mēnešiem uzlādējiet tās līdz aptuveni 50%, lai novērstu dziļu izlādi.
Daļēja uzlāde samazina slodzi uz baterijas komponentēm, minimizē degradāciju un palīdz uzturēt ķīmisko līdzsvaru šūnās, kas novērš nevēlamas ķīmiskas reakcijas un pagarina baterijas kalpošanas laiku.