EN
Quick Links
Akumulatory litowe mogą powodować poważne zagrożenie pożarowe z powodu zjawiska zwanego termicznym ucieczkiem. Polega to na tym, że akumulator zaczyna się niekontrolowanie rozgrzewać i może nawet eksplodować. Zazwyczaj zdarza się to po uszkodzeniu baterii fizycznie, jej przeładowaniu lub pozostawieniu w temperaturze powyżej 60 stopni Celsjusza. Te warunki prowadzą do degradacji wewnętrznych elementów oddzielających części akumulatora od siebie, co powoduje reakcje chemiczne i uwalnianie łatwopalnych materiałów elektrolitu. Nawet przebicie jednej komórki może niemal natychmiastowo uruchomić reakcję w sąsiednich komórkach. Aby zminimalizować to zagrożenie, producenci muszą stosować skuteczne systemy kontroli napięcia oraz odpowiednie procedury rozładowania przed magazynowaniem lub transportem. Wiele firm włącza obecnie specjalne zabezpieczenia bezpośrednio w projekt swoich baterii, aby zapobiec takim incydentom.
Stabilność baterii jest rzeczywiście wpływana zarówno przez temperaturę, jak i poziom wilgotności. Badania pokazują, że gdy komórki są przechowywane powyżej 25 stopni Celsjusza, ulegają degradacji około trzy razy szybciej w porównaniu z tymi przechowywanymi w temperaturze od 15 do 20 stopni. Wyniki testów elektrochemicznych również to potwierdzają. Gdy powietrze staje się zbyt wilgotne, powyżej 60% wilgotności, zaczyna rzeczywiście niszczyć zaciski baterii i sprzyja powstawaniu niebezpiecznych dendrytów wewnątrz komórki. To z kolei zwiększa prawdopodobieństwo zwarcia wewnętrznego. Aby prawidłowo przechowywać baterie, najlepiej jest umieszczać je w miejscach, gdzie temperatura pozostaje dość stała. Należy unikać przechowywania ich na strychach lub w garażach, gdzie temperatura może się zmieniać o ponad 10 stopni w ciągu dnia. Równie ważne jest utrzymywanie poziomu wilgotności poniżej 50%. Paczki z żelatem krzemionkowym dobrze sprawdzają się w pochłanianiu nadmiarowej wilgotności i w ochronie przed uszkodzeniami spowodowanymi wilgocią.
Gdy akumulatory są zbyt długo zbyt gorące, jest to w zasadzie nadmierny wzrost temperatury, który stanowi jedną z głównych przyczyn ich przedwczesnych uszkodzeń. Każdy, kto zostawia zestawy akumulatorów w pobliżu wlotów powietrza grzewczego, blisko działających silników lub na słońcu, szybko zauważy problemy. Katody z czasem zaczynają się rozkładać, co oznacza, że akumulator z każdym rokiem traci ładunek w zakresie od około 15% do nawet 30%. Jeśli akumulatory te będą nadal narażone na temperatury powyżej 40 stopni Celsjusza, wewnątrz zacznie się dziać coś złego. Elektrolit zaczyna przechodzić w stan gazowy, co powoduje pęcznienie obudowy i powstanie problemów bezpieczeństwa podczas późniejszego ładowania. Zgodnie z wynikami naszych testów w podczerwieni, kluczowe jest utrzymywanie temperatury w miejscach składowania poniżej 30 stopni. Większość ludzi radzi sobie z tym problemem, zapewniając wystarczającą przestrzeń wokół akumulatorów na cyrkulację powietrza, a czasem dodaje materiał tworzący ekran cieplny pomiędzy akumulatorem a źródłem ciepła w jego pobliżu.
Akumulatory litowe zachowują optymalną wydajność, gdy są przechowywane w stanie naładowania wynoszącym 40–50%. Ten „obszar Goldilocksa” minimalizuje obciążenie katody i anody, zapobiegając platerowaniu litu – ubocznemu reakcji, która powoduje degradację elektrod. Analiza przeprowadzona w 2023 roku 12 głównych producentów akumulatorów litowo-jonowych wykazała, że 92% z nich zaleca ładowanie częściowe w celu przechowywania, co podkreśla szeroką zgodność przemysłową.
Utrzymanie baterii na pełnym ładowaniu w rzeczywistości przyspiesza rozkład ich wewnętrznych substancji chemicznych, podczas gdy dopuszczenie do ich całkowitego rozładowania może prowadzić do niebezpiecznego nagromadzenia się miedzi wewnątrz ogniw baterii. Zgodnie z najnowszą edycją Międzynarodowego Kodeksu Ppoż. z 2024 roku, przechowywanie baterii z poziomem naładowania nie przekraczającym 30% zmniejsza szansę wystąpienia incydentów przegrzania o około 37% w porównaniu do przechowywania ich na pełnym ładowaniu. Większość użytkowników stwierdza, że najlepiej sprawdza się przechowywanie baterii z poziomem naładowania między 40 a 50%. Zapewnia to wystarczający zapas na naturalną, miesięczną utratę ładunku rzędu 5% bez ryzyka całkowitego rozładowania baterii, które z czasem powoduje ich uszkodzenie.
Nawet w warunkach idealnych baterie litowe tracą rocznie 2–4% pojemności z powodu wzrostu warstwy międzymetalicznej (SEI). W przypadku przechowywania dłuższego niż sześć miesięcy należy ładować je do 50% co 3–6 miesięcy, aby zapobiec głębokiemu rozładowaniu. Chociaż przemysłowe systemy zarządzania bateriami wykorzystują algorytmy adaptacyjne oparte na temperaturze, w zastosowaniach konsumenckich wystarczające jest ręczne monitorowanie.
Główny aspekt :
| Czas przechowywania | Działanie rekomendowane |
|---|---|
| <3 miesiące | Przechowuj na poziomie 40–50% |
| 3-12 miesięcy | Ładuj co kwartał |
| >12 miesięcy | Używaj alarmów napięciowych |
Baterie litowo-jonowe działają najlepiej, gdy są przechowywane pomiędzy 15°C i 25°C (59°F–77°F) . Narażenie poniżej 0°C (32°F) obniża przewodność jonową, a temperatury powyżej 45°C (113°F) zwiększają ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury w wyniku stopnienia separatorów. Badania wykazują, że ogniwa przechowywane w temperaturze 35°C tracą 30% więcej pojemności rocznie w porównaniu do tych przechowywanych w temperaturze 20°C.
| Kondycji | Zakres optymalny | Próg ryzyka |
|---|---|---|
| Temperatura | 15°C–25°C (59°F–77°F) | <0°C lub >45°C (32°F–113°F) |
| Wilgotność względna | 45–55% | >90% |
Nigdy nie przechowuj baterii w pobliżu kaloryferów, w miejscach bezpośrednio wystawionych na działanie słońca lub w zamkniętych samochodach w gorące dni. Kontrola temperatury ma ogromne znaczenie dla stanu baterii. Gdy codzienna temperatura zmienia się o więcej niż 10 stopni Celsjusza (około 18 stopni Fahrenheita), elektrody wewnątrz faktycznie rozszerzają się i kurczą, powodując w czasie mechaniczne naprężenia. Dla mniejszych kolekcji w domu lub biurze najlepiej sprawdzają się izolowane plastikowe pojemniki, umieszczone w miejscu o stabilnej temperaturze pokojowej. Duże instalacje wymagają odpowiednich systemów klimatyzacji, które potrafią utrzymać temperaturę w bardzo wąskim zakresie ±2 stopnie. Zapobiega to szybszemu starzeniu się niektórych obszarów w porównaniu do innych, co znacząco skróciłoby ogólną trwałość.
Gdy poziom wilgotności przekracza 70%, zaczynają się procesy korozji zacisków, a także pojawia się ryzyko powstawania kwasu fluorowodorowego wewnątrz obudów baterii, co skraca żywotność baterii o około 40% w gorących i wilgotnych klimatach. Z drugiej strony, gdy wilgotność spada poniżej 30%, większym problemem staje się elektryczność statyczna, która może uszkodzić wrażliwe komponenty. W tym przypadku kluczowa jest dobra wentylacja – zaleca się wymianę powietrza od sześciu do dwunastu razy na godzinę, aby usunąć szkodliwe lotne związki organiczne pochodzące ze starszych ogniw baterii. Większość zakładów wykorzystuje do tego celu worki z żelatem krzemionkowym lub przemysłowe osuszacze powietrza, co jest szczególnie istotne przy przechowywaniu baterii litowo-żelazowo-fosforanowych, ponieważ są one bardzo wrażliwe na wahania wilgotności. Eksperti branżowi ogólnie zalecają regularne monitorowanie i konserwację tych systemów kontrolnych.
Do użytku codziennego lub tygodniowego, przechowuj baterie z naładowaniem 40–50% w suchym środowisku o temperaturze pokojowej (15–25°C / 59–77°F). To zmniejsza stres na elektrodach i jednocześnie zapewnia gotowość. Używaj pojemników z nieprzewodzącego materiału, unikaj układania w stosy i trzymaj baterie z dala od przedmiotów metalowych. Nie pozostawiaj ich w urządzeniach dłużej niż 30 dni, aby zapobiec upływowi prądu.
Baterie przechowywane przez sześć miesięcy lub dłużej wymagają surowej kontroli warunków środowiskowych:
| Czynnik | Warunki idealne | Częstotliwość monitorowania |
|---|---|---|
| Poziom naładowania | 40–50% | Co 3 miesiące |
| Temperatura otoczenia | 10–20°C (50–68°F) | Księżycowo |
| Wilgotność | <50% wilgotności względnej | Co dwa tygodnie |
Zgodnie z raportem z 2023 roku na temat bezpieczeństwa baterii, baterie przechowywane z pełnym naładowaniem przez sześć miesięcy traciły 18–22% pojemności, w porównaniu z zaledwie 2–4%, gdy były przechowywane z naładowaniem 50%. Zdecydowanie zaleca się przechowywanie w warunkach kontrolowanego klimatu.
Akumulatory litowo-jonowe samorozładowują się w tempie 1,5–2% miesięcznie. Aby zapobiec głębokiemu rozładowaniu, naładować je do 50% co 6–9 miesięcy, ale nigdy nie przekraczać 85% podczas ładowania konserwacyjnego. Pozwolenie na spadek poziomu naładowania poniżej 5% przyspiesza siarczanowanie, proces degradacji, który kosztuje amerykańskie firmy 740 milionów dolarów rocznie na skutek przedwczesnych wymian (Ponemon 2023).
Większość głównych producentów wraz z organizacjami ds. bezpieczeństwa, takimi jak UL Solutions i National Fire Protection Association, przyjęła podstawowe wytyczne dotyczące składowania. Temperatura powinna utrzymywać się na poziomie około 10 do 25 stopni Celsjusza, co odpowiada mniej więcej 50 do 77 stopni Fahrenheita, a poziom wilgotności powietrza w granicach 50 do 60 procent wydaje się optymalny. Zgodnie ze standardem NFPA 855, baterie należy trzymać z dala od wszystkiego, co może się zapalić, oraz zapewnić ciągły monitoring temperatury. Ważne rzeczy, które należy pamiętać podczas obchodzenia się z tymi produktami, to zawsze trzymać je w pozycji pionowej z założonymi ochronnymi pokrowcami i zdecydowanie nie dopuszczać do luźnego składowania ich w kupie. W przypadku większych instalacji rozsądne jest zastosowanie sprzętu do termowizji w połączeniu z pasywnymi systemami gaszenia pożarów. Te środki zapobiegają powstawaniu niebezpiecznych sytuacji, w których baterie zaczynają niekontrolowanie się przegrzewać.
Zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez Battery University w 2023 roku, obejmującym około 2000 baterii do narzędzi ręcznych zwróconych do serwisu, te przechowywane w nieodpowiednich warunkach straciły około dwie trzecie swojej pojemności już po 18 miesiącach. Baterie przechowywane w dobrych warunkach wykazały spadek poniżej 20%. Kiedy baterie ulegają tak znacznej degradacji, zaczynają występować problemy z przepięciami oraz zjawisko zwane platerowaniem litu na elektrodach. Badacze stwierdzili, że wiele urządzeń inteligentnych wychodzi z użycia wcześniej niż powinno, ponieważ użytkownicy często pozostawiają je podładowywane, gdy temperatura przekracza 30 stopni Celsjusza. Badając głębiej przyczyny tego zjawiska, naukowcy wskazują na szybsze powstawanie tzw. warstwy SEI oraz rozkład chemiczny roztworu elektrolitu w komórkach baterii, gdy są one długotrwale utrzymywane w stanie pełnego naładowania.
Najwięksi eksperci zgadzają się, że utrzymywanie baterii w stanie częściowego naładowania pomaga ograniczyć niepożądane reakcje chemiczne w ich wnętrzu. Zgodnie ze studiami przeprowadzonymi przez Electrochemical Society, baterie pozostawione w stanie pełnego naładowania (100% SOC) zwiększają swoje oporności wewnętrzne o około 15% miesięcznie. To znacznie gorszy wynik niż w przypadku utrzymywania ich na poziomie około 60% pojemności, gdzie wzrost oporności wynosi jedynie około 2,2%. Wiodący producenci, w tym Dell i Tesla, zalecają utrzymywanie poziomu naładowania baterii na poziomie od 40 do 60 procent w celu zachowania lepszej równowagi chemicznej w czasie. Przy długotrwałym przechowywaniu baterii rozsądne jest rotowanie zapasów co trzy miesiące. Naładowanie wszystkich jednostek do około 50% pojemności co 90 dni pomaga walczyć z naturalnymi procesami samorozładowania i zapobiega poważnym problemom, takim jak trwałe rozpuszczanie się miedzi, gdy poziom spada poniżej 20% SOC.
Akumulatory litowe są szczególnie narażone na ryzyko związane z termicznym ucieczkiem, zagrożeniem pożarowym oraz degradacją spowodowaną nieprawidłowymi warunkami przechowywania, w tym ekstremalnymi temperaturami i poziomami wilgotności.
Aby wydłużyć żywotność baterii, przechowuj baterie litowe na częściowym ładowaniu (40-50%) w pomieszczeniach klimatyzowanych z ustaloną temperaturą w zakresie 15-25°C oraz poziomem wilgotności 45-55%.
Podczas długotrwałego przechowywania utrzymuj poziom naładowania baterii na poziomie 40-50%, regularnie monitoruj warunki środowiskowe oraz dokonuj ładowania do około 50% co 3-6 miesięcy, aby zapobiec głębokiemu rozładowaniu.
Ładowanie częściowe zmniejsza obciążenie elementów baterii, minimalizuje degradację oraz pomaga zachować równowagę chemiczną w ogniwach, co zapobiega niepożądanym reakcjom chemicznym i wydłuża żywotność baterii.