Hírek

Hőfelszabadulás a lítium-ion akkumulátorokban

2022-11-25 08:44:00

A lítium-ion akkumulátorok nagy energiasűrűségűek. A pozitív tulajdonságaik azonban jellegzetes tűzveszélyt is okozhatnak.

Kockázatok – anód, katód, elektrolit

A lítium-ion akkumulátorok kis területen nagy energiatartalmat biztosítanak. Ezért érthető, hogy ezeket egyre több járműben és infrastruktúrában használják az energiaátvitel során.

Ismert, hogy minden lítium-ion akkumulátor cella két elektródból áll, a negatív anódból és a pozitív katódból. Ezeket egy un. szeparátor választja el egymástól. Egy másik fontos alkotóelem az ionvezető elektrolit.

A biztonságos működési elv ellenére, fennáll néhány kockázat is. Az akkumulátorcellák nagymennyiségű kémiai energiát termelnek egy kis térben, és kis távolságok vannak az elektródák között (az elválasztó réteg általában ≈ 30 µm). Ugyanakkor az alkalmazott elektrolitok általában éghetők vagy nagyon gyúlékonyak. Ezért az akkumulátorkezelő rendszer (BMS) nemcsak a töltés állapotának ellenőrzését és figyelését veszi át a cellák és a rendszerek szintjén, hanem a hőmérséklet-szabályozást is a töltés és a kisütés során. Ennek célja annak biztosítása, hogy a cellát a meghatározott biztonságos üzemi hőmérsékleti szinten tartsák.

Thermal Runaway – Hőelszabadulás

A működés alapja a biztonságos hőmérsékleti tartomány, ennek túllépésekor ún. Thermal Runaway jelenség lép fel, amit magyarul a hőmérséklet elszabadulásnak nevezhetünk. Ennek során az akkumulátorban tárolt energia hirtelen felszabadul, és a hőmérséklet milliszekundumon belül több 100 ° C-ra emelkedik. Az elektrolit meggyullad vagy az elektrolit gáz felrobban. A hőelvezetés kialakulása során az elektrolit – a hőmérséklet emelkedésével – fokozatosan elpárolog. Ennek eredményeként a cellában a belső nyomás tovább növekszik mindaddig, amíg az elektrolitgőz egy nyomáscsökkentő szelepen vagy az akkumulátor burkolat felhasadásán keresztül nem szabadul ki. Itt, megfelelő ellenintézkedések nélkül, robbanásveszélyes gáz-levegő keverék keletkezhet, amelynek elegendő egy gyújtóforrás ahhoz, hogy robbanásveszélyes égést okozzon. Ezen túl az akkumulátorrendszerben a hőelszabadulás celláról cellára is terjedhet, és súlyos tűzhöz vezethet.

A rendellenes működés lehetséges okai lehetnek: az akkumulátorcellán kívül vagy belül.

Külső ok lehet

• Járműtűz, aminek következtében az akkumulátor hőmérséklete az elfogadható érték fölé emelkedik.
• Mechanikai hatás (ütközés, nekitolatás) is okozhat a cellákon belül tűzesethez vezető elváltozást.

Belső ok lehet

• Egy belső rövidzárlat okozza a veszélyes hőmérséklet-emelkedést (ez a leggyakoribb).
• Elöregedés hatására a szeparátorokon kialakuló dendrit képződés, amely a szigetelőképesség csökkenését eredményezi.

A bejegyzés a Rescue Security & Safety VI projekt része, melynek összefoglaló oldala itt található meg.

Vissza