Sicherheit ist ein vollwertiges Konstruktionsmerkmal bei Lithiumbatterien, und das aus gutem Grund. Wie wir alle gesehen haben, machen die Chemie und die Energiedichte, die es Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen, so gut zu funktionieren, sie auch brennbar. Wenn die Batterien nicht richtig funktionieren, verursachen sie oft ein spektakuläres und gefährliches Durcheinander.
Nicht alle Lithiumchemien sind gleich. Tatsächlich kennen die meisten amerikanischen Verbraucher - abgesehen von Elektronikbegeisterten - nur eine begrenzte Auswahl an Lithiumlösungen. Die gebräuchlichsten Versionen werden aus Kobaltoxid-, Manganoxid- und Nickeloxidformulierungen hergestellt.
Lassen Sie uns zunächst einen Schritt zurück in die Vergangenheit machen. Lithium-Ionen-Batterien sind eine viel neuere Innovation und gibt es erst seit 25 Jahren. In dieser Zeit haben Lithiumtechnologien an Popularität gewonnen, da sie sich als wertvoll für die Stromversorgung kleinerer Elektronik wie Laptops und Mobiltelefone erwiesen haben. Wie Sie sich vielleicht aus mehreren Nachrichten der letzten Jahre erinnern, haben Lithium-Ionen-Batterien auch den Ruf erlangt, Feuer zu fangen. Bis in die letzten Jahre war dies einer der Hauptgründe, warum Lithium nicht häufig zur Herstellung großer Batteriebänke verwendet wurde.
Aber dann kam mit Lithiumeisenphosphat (LiFePO4). Diese neuere Art von Lithiumlösung war von Natur aus nicht brennbar, während sie eine etwas geringere Energiedichte ermöglichte. LiFePO4-Batterien waren nicht nur sicherer, sie hatten auch viele Vorteile gegenüber anderen Lithiumchemien, insbesondere für Hochleistungsanwendungen wie erneuerbare Energien.
Bevor wir uns mit den Sicherheitsmerkmalen von Lithiumeisenphosphat befassen, möchten wir uns zunächst darüber informieren, wie Fehlfunktionen von Lithiumbatterien überhaupt auftreten.
Lithium-Ionen-Batterien explodieren, wenn die volle Ladung der Batterie sofort freigesetzt wird oder wenn sich die flüssigen Chemikalien mit fremden Verunreinigungen vermischen und entzünden. Dies geschieht normalerweise auf drei Arten: physische Beschädigung, Überladung oder Elektrolytabbau.
Wenn beispielsweise der interne Abscheider oder die Ladeschaltung beschädigt ist oder fehlerhaft funktioniert, gibt es keine Sicherheitsbarrieren, die verhindern, dass die Elektrolyte verschmelzen und eine explosive chemische Reaktion verursachen, die dann die Batterieverpackung aufbricht, die chemische Aufschlämmung sofort mit Sauerstoff kombiniert zündet alle Komponenten.
Es gibt einige andere Möglichkeiten, wie Lithiumbatterien explodieren oder sich entzünden können, aber solche thermischen Ausreißerszenarien sind am häufigsten. Allgemein ist jedoch ein relativer Begriff, da Lithium-Ionen-Batterien die meisten wiederaufladbaren Produkte auf dem Markt mit Strom versorgen und es ziemlich selten zu großen Rückrufen oder Sicherheitsbedenken kommt.
Obwohl Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) -Batterien nicht gerade neu sind, nehmen sie gerade erst auf den globalen Handelsmärkten Fahrt auf. Hier finden Sie eine kurze Übersicht darüber, was LiFePO4-Batterien sicherer macht als andere Lithiumbatterielösungen.
LiFePO4-Batterien sind vor allem für ihr starkes Sicherheitsprofil bekannt, das das Ergebnis einer äußerst stabilen Chemie ist. Batterien auf Phosphatbasis bieten eine überlegene chemische und mechanische Struktur, die nicht auf unsichere Werte überhitzt. Dies erhöht die Sicherheit gegenüber Lithium-Ionen-Batterien, die mit anderen Kathodenmaterialien hergestellt wurden.
Dies liegt daran, dass die geladenen und ungeladenen Zustände von LiFePO4 physikalisch ähnlich und äußerst robust sind, wodurch die Ionen während des Sauerstoffflusses, der neben Ladungszyklen oder möglichen Fehlfunktionen auftritt, stabil bleiben. Insgesamt ist die Eisenphosphatoxidbindung stärker als die Kobaltoxidbindung. Wenn die Batterie überladen ist oder physischen Schäden ausgesetzt ist, bleibt die Phosphatoxidbindung strukturell stabil. In anderen Lithiumchemien beginnen die Bindungen aufzubrechen und übermäßige Wärme freizusetzen, was schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt.
Lithiumphosphatzellen sind nicht brennbar, was ein wichtiges Merkmal bei unsachgemäßer Handhabung beim Laden oder Entladen ist. Sie können auch rauen Bedingungen standhalten, sei es eiskalt, sengende Hitze oder unwegsames Gelände.
Wenn sie gefährlichen Ereignissen wie Kollisionen oder Kurzschlüssen ausgesetzt sind, explodieren sie nicht und entzünden sich nicht, wodurch die Gefahr von Schäden erheblich verringert wird. Wenn Sie eine Lithiumbatterie auswählen und den Einsatz in gefährlichen oder instabilen Umgebungen erwarten, ist LiFePO4 wahrscheinlich die beste Wahl.
Die meisten LiFePO4-Batterien sind außerdem mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet, das viele zusätzliche Sicherheitsfunktionen bietet, darunter: Überstrom-, Überspannungs-, Unterspannungs- und Übertemperaturschutz und die Zellen werden in einem explosionsgeschützten Edelstahlgehäuse geliefert.
Erwähnenswert ist auch, dass LiFePO4-Batterien ungiftig und nicht kontaminierend sind und keine Seltenerdmetalle enthalten, was sie zu einer umweltbewussten Wahl macht. Blei-Säure- und Nickeloxid-Lithium-Batterien bergen ein erhebliches Umweltrisiko (insbesondere Blei-Säure, da interne Chemikalien die Struktur im Team verschlechtern und schließlich zu Undichtigkeiten führen). Im Vergleich zu Blei-Säure- und anderen Lithiumbatterien bieten Lithiumeisenphosphatbatterien erhebliche Vorteile, darunter eine verbesserte Entlade- und Ladeeffizienz, eine längere Lebensdauer und die Fähigkeit, bei gleichbleibender Leistung tief zu zyklisieren. LiFePO4-Akkus haben häufig einen höheren Preis, aber viel bessere Kosten über die Lebensdauer des Produkts, minimale Wartung und seltener Austausch machen sie zu einer lohnenden Investition und einer sichereren langfristigen Lösung.
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