Segurança nas opções de armazenamento da bateria

2020-09-08 03:38

A segurança é um recurso de design completo com baterias de lítio, e por um bom motivo. Como todos nós vimos, a química e a densidade de energia que permitem que as baterias de íon de lítio funcionem tão bem também as torna inflamáveis, portanto, quando as baterias funcionam mal, elas costumam causar uma bagunça espetacular e perigosa.

Todos os produtos químicos de lítio não são criados iguais. Na verdade, a maioria dos consumidores americanos - entusiastas da eletrônica à parte - está familiarizada apenas com uma gama limitada de soluções de lítio. As versões mais comuns são construídas a partir de formulações de óxido de cobalto, óxido de manganês e óxido de níquel.

Primeiro, vamos voltar no tempo. As baterias de íon-lítio são uma inovação muito mais recente e existem há apenas 25 anos. Com o passar do tempo, as tecnologias de lítio aumentaram em popularidade, pois provaram ser valiosas para alimentar aparelhos eletrônicos menores, como laptops e telefones celulares. Mas, como você deve se lembrar de várias notícias nos últimos anos, as baterias de íon-lítio também ganharam a reputação de pegar fogo. Até anos recentes, esse era um dos principais motivos pelos quais o lítio não era comumente usado para criar grandes bancos de baterias.

Mas então apareceu fosfato de ferro e lítio (LiFePO4). Este novo tipo de solução de lítio era inerentemente não combustível, embora permitisse uma densidade de energia ligeiramente mais baixa. As baterias LiFePO4 não eram apenas mais seguras, mas também apresentavam muitas vantagens sobre outras químicas de lítio, especialmente para aplicações de alta potência, como energia renovável.

Antes de mergulharmos nos recursos de segurança do fosfato de ferro-lítio, vamos nos atualizar sobre como os defeitos da bateria de lítio acontecem.

As baterias de íon-lítio explodem quando a carga total da bateria é liberada instantaneamente ou quando os produtos químicos líquidos se misturam com contaminantes estranhos e se incendiam. Isso normalmente acontece de três maneiras: dano físico, sobrecarga ou quebra do eletrólito.

Por exemplo, se o separador interno ou circuito de carregamento estiver danificado ou com mau funcionamento, então não há barreiras de segurança para evitar que os eletrólitos se fundam e causem uma reação química explosiva, que então rompe a embalagem da bateria, combina a pasta química com oxigênio e instantaneamente acende todos os componentes.

Existem algumas outras maneiras pelas quais as baterias de lítio podem explodir ou pegar fogo, mas cenários de fuga térmica como esses são os mais comuns. No entanto, comum é um termo relativo, porque as baterias de íon de lítio alimentam a maioria dos produtos recarregáveis do mercado e é muito raro que ocorram recalls em grande escala ou sustos de segurança.

Embora as baterias de fosfato de ferro e lítio (LiFePO4) não sejam exatamente novas, elas apenas agora estão ganhando força nos mercados comerciais globais. Aqui está um resumo rápido sobre o que torna as baterias LiFePO4 mais seguras do que outras soluções de bateria de lítio.

As baterias LiFePO4 são mais conhecidas por seu forte perfil de segurança, o resultado de uma química extremamente estável. As baterias à base de fosfato oferecem uma estrutura química e mecânica superior que não superaquece a níveis inseguros. Assim, proporcionando um aumento na segurança em relação às baterias de íon-lítio feitas com outros materiais catódicos.

Isso ocorre porque os estados carregado e descarregado do LiFePO4 são fisicamente semelhantes e altamente robustos, o que permite que os íons permaneçam estáveis durante o fluxo de oxigênio que ocorre ao longo dos ciclos de carga ou possíveis malfuncionamentos. No geral, a ligação óxido de fosfato de ferro é mais forte do que a ligação óxido de cobalto, portanto, quando a bateria está sobrecarregada ou sujeita a danos físicos, a ligação óxido de fosfato permanece estruturalmente estável; ao passo que em outras químicas de lítio as ligações começam a se quebrar e liberar calor excessivo, o que acaba levando ao descontrole térmico.

As células de fosfato de lítio são incombustíveis, o que é uma característica importante no caso de manuseio incorreto durante a carga ou descarga. Eles também podem suportar condições adversas, seja frio congelante, calor escaldante ou terrenos acidentados.

Quando sujeitos a eventos perigosos, como colisão ou curto-circuito, eles não explodem ou pegam fogo, reduzindo significativamente qualquer chance de dano. Se você estiver selecionando uma bateria de lítio e antecipar o uso em ambientes perigosos ou instáveis, LiFePO4 é provavelmente sua melhor escolha.

A maioria das baterias LiFePO4 também vem com um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) que tem muitos recursos extras de segurança, incluindo; proteção contra sobrecorrente, sobretensão, subtensão e superaquecimento e as células vêm em uma caixa de aço inoxidável à prova de explosão.

Também vale a pena mencionar que as baterias LiFePO4 não são tóxicas, não contaminantes e não contêm metais de terras raras, o que as torna uma escolha ambientalmente consciente. Baterias de chumbo-ácido e óxido de níquel-lítio apresentam risco ambiental significativo (especialmente ácido de chumbo, pois os produtos químicos internos degradam a estrutura da equipe e, eventualmente, causam vazamento). Em comparação com as baterias de chumbo-ácido e outras baterias de lítio, as baterias de fosfato de ferro e lítio oferecem vantagens significativas, incluindo maior eficiência de descarga e carga, vida útil mais longa e capacidade de ciclo profundo, mantendo o desempenho. As baterias LiFePO4 geralmente vêm com um preço mais alto, mas um custo muito melhor ao longo da vida do produto, manutenção mínima e substituição pouco frequente torna-as um investimento valioso e uma solução mais segura a longo prazo.

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