Unsa ang Proteksyon sa Kaluwas sa Baterya?

Tugoti ako nga magmatinud-anon sa atubangan: kadaghanan sa mga sunog sa baterya nga among nakita sa kini nga industriya dili misteryoso. Matag-an sila. Adunay milaktaw sa proteksyon nga layer aron makadaginot og $50, o ang usa ka purchasing manager mipili sa pinakabarato nga BMS sa Alibaba, o-ug kini mahitabo labaw pa sa imong gihunahuna-gibiyaan sa usa ka forklift operator ang butang nga nag-charge sa tibuok gabii sa usa ka shed nga walay bentilasyon panahon sa ting-init.

Ang pagpanalipod sa kaluwasan sa baterya dili usa ka abstract nga konsepto sa engineering. Kini ang koleksyon sa hardware, software, ug mga kapilian sa disenyo nga nagpugong sa imong $15,000 nga battery pack gikan sa pagkahimong $150,000 nga insurance claim. O mas grabe pa.

Nagtukod kami og mga pakete sa LiFePO4 alang sa pagdumala sa materyal ug mga salakyanan sa industriya sulod sa kapin sa usa ka dekada karon. Kini nga artikulo mao ang tanan nga gusto namong gisulti sa usa ka tawo sa dihang nagsugod kami-dugang sa pipila ka mahal nga mga leksyon nga among nakat-unan sa lisud nga paagi.

Ang mga selyula sa prismatic nga grado sa industriya nanginahanglan lig-on nga mga sistema sa pag-monitor.

Ngano nga ang LiFePO4 ug Nganong Nagkinahanglan Pa Kini og Proteksyon

Ania ang usa ka pangutana nga atong makuha gikan sa mga kustomer kanunay: "Naghunahuna ko nga ang lithium iron phosphate mao ang luwas nga kemistriya. Ngano nga kinahanglan nako kining tanan nga mga butang sa pagpanalipod?"

Patas nga punto. Ang LiFePO4 tinuod nga mas luwas kay sa NCM o NCA. Ang olivine nga kristal nga estraktura wala magpagawas ug oksiheno kon kini init, nga nagpasabot nga dili kini mosugnod sa kaugalingon nga kalayo sama sa mahimo sa ternary chemistries. Nakahimo na mig nail penetration tests sa mga cell gikan sa lima ka lain-laing suppliers-LiFePO4 cells kasagarang moigo sa 150℃ug maglingkod lang didto manigarilyo. Ang mga selula sa NCM sa parehas nga pagsulay? Nakita namon ang 600℃+ ug aktwal nga siga.

Apan ang "mas luwas" wala magpasabot nga "luwas." Naa miy kustomer niadtong 2021-kompanya sa logistics sa Guangdong-nga nagtuo nga ang LiFePO4 nagpasabot nga wala na sila magkinahanglan og pagmonitor sa temperatura. Gitipigan tingali 800 RMB matag pakete. Unya miabot ang Agosto, ang bodega naigo sa 45℃ambient, ang sistema sa pag-charge wala’y thermal derating, ug natapos sila nga adunay tulo nga nanghubag nga mga pakete ug usa nga nagpagawas gyud. Walay nasakitan, salamat. Apan sila karon ang among labing madasigon nga kustomer alang sa bug-os nga gipakita nga BMS.

Ang mga Butang nga Tinuod nga Nagpahinabog Sunog

Human makakita sa daghang mga kapakyasan sa uma (atong ug mga kakompetensya'), ania ang tinuod nga sayup:

Ang pag-charge mao ang 70% sa mga problema mahitabo.Dili pagdiskarga, dili pagtipig-pagkarga. Partikular:

• Pag-charge ubos sa 0℃nga walay ubos nga-temp nga proteksyon. Lithium plates ngadto sa anode kay sa intercalating sa husto nga paagi. Dili nimo kini makita nga nahitabo. Unom ka bulan ang milabay, internal short circuit, thermal runaway. Kami adunay usa ka kustomer sa Harbin nga nakakat-on niini sa usa ka mahal nga paagi.
• Ang pag-overcharging tungod kay ang pagsukod sa boltahe sa BMS naanod ug wala’y nakamatikod. Ang mga cell nga gi-rate alang sa 3.65V nga giduso sa 3.8V matag siklo. Maayo ang pagtrabaho sulod sa tulo ka bulan, unya usa ka adlaw dili.
• Charger-Pagkapakyas sa komunikasyon sa BMS. Gihunahuna sa charger nga ang baterya naa sa 50% SOC, ang baterya sa tinuud naa sa 95%. Bug-os nga kasamtangan ngadto sa halos-puno nga pakete. Dili maayo nga mga panahon.

Cell imbalance nga walay nagbantay.Sa usa ka 16S pack, kung ang usa ka cell 50mAh nga mas ubos nga kapasidad kaysa sa uban, kini maigo sa 100% SOC sa wala pa ang pack. Ipadayon ang pagbisikleta nga walay pagbalanse, kana nga cell mag-overcharge matag higayon. Nakita namon ang mga pakete nga mibalik alang sa garantiya diin ang usa ka cell naa sa 3.9V samtang ang nahabilin naglingkod sa 3.5V. Kana usa ka sunog nga naghulat nga mahitabo.

Ang mekanikal nga kadaot nga nagkompromiso sa separator.Ang mga forklift nabangga sa mga butang. Realidad ra kana. Kung ang epekto makadaot sa mga selyula sa sulod-bisan kung maayo ang pagtan-aw sa gawas-mahimo nimong malangan ang internal nga shorts. Mao kini ang hinungdan nga among gitan-aw ang mga steel casing alang sa mga aplikasyon sa forklift, dili aluminyo. Oo, mas mabug-at. Oo, takus kini.

Aktibo nga Proteksyon: Pagpugong sa mga Problema gikan sa Pagsugod

Gibahin kini sa industriya sa "aktibo" ug "passive" nga proteksyon. Aktibo nagpasabot sa pagpugong sa dili maayo nga mga butang nga mahitabo. Ang passive nagpasabot ug damage control kung mahitabo pa kini.

Pagsugod sa mga selula mismo

Morag klaro, apan: pagpalit ug maayong mga selyula. Gisulayan namo ang mga selula gikan sa tingali 20 ka lain-laing mga suppliers sulod sa mga katuigan. Ang pagkaylap sa kalidad tinuod nga makapakurat. Parehas nga nominal specs, hingpit nga lahi nga pamatasan ubos sa pagsulay sa pag-abuso.

Unsa ang pangitaon kung imong gitimbang-timbang ang usa kaindustriyal nga lithium battery supplier:

• Pangayo ug nail penetration test videos. Dili mga data sheet-aktuwal nga mga video. Ang maayo nga mga selyula manigarilyo ug magsitsit. Ang dili maayo nga mga selula nagdilaab nga siga.
• Susiha ang mga detalye sa separator. Ang ceramic-coated separator mas maayo nga nagdumala sa thermal stress. Mibalhin mi sa ceramic-eksklusibong coated niadtong 2019 human ang dili maayo nga hugpong sa naandang separator hinungdan sa tulo ka field failure sa usa ka quarter.
• Ang mga additives sa electrolyte hinungdanon. Flame retardant additives, overcharge protection additives-kini nga mga butang dili pamaligya, kini ang kalainan tali sa usa ka cell nga maayo nga napakyas ug sa usa nga mapintas nga napakyas.

Kami migugol ug duha ka tuig sa pagkwalipikado sa among kasamtangang tigsuplay sa selula. Upat ka beses nga mibisita sa pabrika. Nagtan-aw sa ilang proseso sa QC. Boring na trabaho pero mao ni ang hinungdan nga gabie mi matulog.

Ang BMS mao ang utok sa baterya, pagmonitor sa boltahe, kasamtangan, ug temperatura.

BMS: ang utok nga nagpabuhi sa tanan

Mahimong tinuod-ang BMS mahimong bisan unsa gikan sa $15 nga single-chip solution ngadto sa $500 multi-board system nga adunay redundancy. Makuha nimo ang imong gibayad.

Mga barato nga problema sa BMS nga among nakita:

• Ang katukma sa pagsukod sa boltahe sa ± 30mV. Sa usa ka cell nga adunay 100mV taliwala sa "puno" ug "kakuyaw nga sobra ang bayad," dili kana igo.
• Walay cell balancing, o passive balancing lamang. Ang passive nga pagbalanse sa 50mA nagkinahanglan og literal nga mga semana aron ayuhon ang mahinungdanong imbalance.
• Usa ka-punto-sa-mga disenyo sa kapakyasan. Usa ka MOSFET ang namatay, ang tibuok pack walay proteksyon.
• Walay mga sensor sa temperatura, o usa ka sensor alang sa tibuok nga pakete. Ang mga thermal gradient sa sulod sa usa ka 20kWh pack dali nga moigo sa 15 degree. Ang usa ka sensor wala'y gisulti kanimo.

Unsa ang gibuhat sa husto nga BMS:

• Pag-monitor sa matag cell boltahe sa tinagsa. Dili module-level, cell-level.
• Aktibo nga pagbalanse sa makahuluganon nga mga sulog (among gipadagan ang 1A+ sa among mga pakete)
• Daghang mga sensor sa temperatura nga adunay pag-log sa posisyon
• Ang kasamtangan nga sensing igo nga tukma aron mahimo ang tinuod nga pag-ihap sa coulomb
• Komunikasyon sa charger alang sa koordinado nga proteksyon
• Ang pag-backup sa hardware nagdiskonekta nga independente sa nag-unang processor

Ang kalainan sa gasto tali sa usa ka basura nga BMS ug usa ka angay mahimong $200-300 sa usa ka forklift pack. Ang pakete nagkantidad og $8,000+. Ang forklift nagkantidad og $30,000+. Ang bodega nga gilingkoran niini nagkantidad... makita nimo kung asa kini paingon.

Kung ang mga kustomer mangayo kanamo alang sa tambag sa pagpili sa usa katiggama sa lithium battery, sultihan namo sila: pangutana bahin sa BMS. Pangutan-a nga makita ang eskematiko. Kung dili sila magpakita kanimo, lakaw.

Pagkontrol sa pag-charge: diin nagsugod ang kadaghanan sa mga sunog

Gihisgotan na namo kini apan kini nagbalikbalik. Ang pag-charge delikado.

Ania kung unsa ang hitsura sa husto nga proteksyon sa pag-charge:

Temperatura-compensated nga pag-charge.Ubos sa 0 degree? Ayaw pag-charge, o pag-charge sa kusog nga pagkunhod sa kasamtangan. Labaw sa 45 degree? Parehas nga deal. Dili kini opsyonal. Ang among standard pack dili gani modawat og bayad ubos sa -10℃-ang BMS yanong nagdumili sa pagsira sa charge contactor.

Side note: kami adunay mga sales guys nga misaad sa mga kustomer nga "-20℃charging capability" ug unya ang engineering kinahanglan nga ipasabut kung nganong wala kana mahitabo. Lithium plating mao ang lithium plating. Ang pisika wala magtagad sa imong target sa pagpamaligya.

Gibase sa boltahe-pagtapos uban sa margin.Kung ang mga selyula gi-rate nga 3.65V max, gitapos namon sa 3.60V. Oo, mawad-an ka tingali og 2-3% nga magamit nga kapasidad. Di sab ka mobuto. Maayong tradeoff.

Passive nga Proteksyon: Kung Ang mga Butang Magkasayup Bisan Pa

Tan-awa, makahimo kami sa labing kaayo nga sistema sa pagpanalipod sa kalibutan ug ang mga butang usahay mapakyas. Usa ka trak ang nagmaneho sa imong baterya. Ang usa ka baha nagpamubu sa elektroniko. Adunay usa nga wala magtagad sa matag pasidaan ug gipugos ang usa ka bayad sa -30℃tungod kay ang paghatod kinahanglan nga mogawas.

Ang pasibo nga proteksyon mao ang paglimite sa kadaot kung ang aktibo nga proteksyon mapakyas.

Thermal nga mga babag

Sa tunga-tunga sa mga selula, tali sa mga module, ug sa palibot sa gawas nga pakete. Ang tumong dili ang pagpahunong sa thermal runaway-sa higayon nga kini magsugod, kini mopadayon. Ang tumong mao ang pagpahinay sa pagpadaghan aron duna kay panahon sa pag-react.

Gigamit namon ang kombinasyon sa mga ceramic fiber sheets tali sa module ug airgel nga mga habol sa sulod nga mga bungbong. Dili barato. Apan kung ang usa ka cell moadto, ang kasikbit nga mga selyula adunay dugang nga 30-60 segundos sa dili pa kini moigo sa kritikal nga temperatura. Kanunay kana nga igo nga panahon alang sa mga sistema sa pagsumpo nga ma-aktibo o alang sa pack nga madiskonekta ug luwas nga magpahungaw.

Alang sa bisan kinsa nga nagkuha gikan sa aLiFePO4 battery solutions provider, pangutana bahin sa mga detalye sa thermal barrier. Kung dili nila masulti kanimo ang thermal conductivity ug pagsukol sa ignition sa ilang mga materyales sa babag, kana usa ka pula nga bandila.

Pagpugong sa sunog

Alang sa taas nga-mga instalasyon, gusto nimo ang gipahinungod nga pagsumpo. Ang kasagarang mga fire extinguisher dili maayo nga mogana sa lithium nga mga baterya-ang kalayo anaa sa sulod, gimaneho sa kaugalingon-mga reaksiyon sa pagpainit nga dili mapugngan sa tubig.

Nagtrabaho kami uban sa mga sistema sa pagsumpo nga naggamit sa perfluorohexanone-mga ahente nga nakabase. Gipabugnaw nila ang mga selula samtang ang kemikal nga makabalda sa pagkasunog. Dili perpekto, apan labi ka maayo kaysa pagsulay sa pag-spray sa CO2 sa internal nga kemikal nga reaksyon.

Tinuod nga pakigpulong bisan pa: ang pagpanumpo usa ka katapusan nga paagi. Kung ang imong sistema sa pagsumpo nag-aktibo, ang imong baterya naguba na. Gilimitahan ra nimo ang kadaot sa kolateral nianang puntoha. Mas maayo nga dili na kinahanglan.

Disenyo sa enclosure

Ang enclosure kinahanglan nga buhaton sa daghang mga butang:

• Pagbaton ug bisan unsang mga gas nga nagpahungaw ug ipalayo kini sa mga tawo
• Maluwas sa mekanikal nga pag-abuso (forklift packs nahulog, naigo, naigo sa mga butang)
• Hupti ang rating sa IP bisan human sa mga epekto
• Tugoti ang pagkawala sa kainit sa panahon sa normal nga operasyon samtang adunay kainit sa panahon sa thermal nga mga panghitabo

Gipili namo ang mga steel enclosure nga adunay mga agianan sa pag-venting alang sa tanan namong mga aplikasyon sa forklift. Ang agianan sa vent importante-dili nimo gusto nga ang sobrang init nga gas idirekta sa operator o sa mga materyales nga masunog.

Diagnosis sa Kasaypanan: Pagdakop sa mga Problema Sa Dili pa Kini Mahimong Sunog

Kini ang bahin nga nagbulag sa mga seryoso nga sistema sa baterya gikan sa mga barato.

Ang tinuod nga-oras nga pag-monitor makadakop ug diha-diha nga mga kapeligrohan-pag-ubos sa boltahe sa panahon sa pag-discharge nagpasabot nga adunay namubo; Ang pagtaas sa temperatura sa panahon sa pag-charge nagpasabut nga adunay sayup. Nagkinahanglan kini og dinaliang pagpanalipod nga tubag.

Apan ang bililhon nga butang mao ang pagtuki sa uso. Ang usa ka cell nga kanunay nga 5℃nga mas init kaysa sa mga silingan niini lagmit nga nagpataas sa internal nga pagsukol. Dili kini delikado karon. Kini mahitabo sa unom ka bulan. Ang usa ka maayo nga BMS nag-log niini nga datos, nag-flag sa uso, ug nagtugot kanimo sa pagsulbad niini sa panahon sa gikatakda nga pagmentinar imbes sa panahon sa sunog sa bodega.

Nagbuhat mi og binuwan nga data pulls sa tanan namong fleet-nga gipakatap nga pack. Nasakpan namo ang pag-uswag sa mga sayup labing menos usa ka dosena nga mga higayon nga mahimo’g mga kapakyasan sa uma kung dili tagdon. Ang usa ka pakete nagpakita sa usa ka cell nga nag-anod sa 20mV nga taas sa tulo ka bulan. Gibira kini, gisusi, nakit-an ang sayo nga-pagbulag sa yugto sa pagkadaot. Gipulihan ang module, ang pack nagpadayon gihapon pag-ayo duha ka tuig ang milabay.

Kung nakigsulti ka sa potensyallithium battery OEM partner, pangutana mahitungod sa ilang mga kapabilidad sa diagnostic. Pangutan-a ang pagtan-aw sa sampol nga mga taho sa datos sa armada. Kung dili nila mapakita kanimo ang pag-analisa sa uso ug data sa predictive nga pagmentinar, ang ilang BMS lagmit naghimo lang sa batakang pagmonitor sa threshold-nga mao ang labing gamay.

Mga Sumbanan ug Kon Unsay Tinuod nga Kahulogan Niini

UN38.3, IEC 62619, UL 1973-makita nimo kini nga mga sertipikasyon bisan asa. Ania ang dili komportable nga kamatuoran: ang pagpasa niini nga mga sumbanan nagpasabut nga ang imong baterya nakab-ot ang mga minimum nga kinahanglanon. Wala kini magpasabot nga kini maayo.

Among gisulayan ang mga pakete sa kakompetensya nga adunay tanang mga sertipikasyon ug napakyas gihapon sa mga batakang pagsulay sa pag-abuso nga among gipadagan sa-balay. Ang mga sumbanan usa ka salog, dili usa ka kisame.

Ingon niana, kung ang usa ka supplier dili makapakita kanimo niini nga mga sertipikasyon, layas. Mga pusta sila sa lamesa. Ayaw lang hunahunaa nga ang sertipikasyon parehas sa kalidad.

Ang among internal nga pagsulay labaw pa sa sukaranan nga mga kinahanglanon. Ubos nga mga limitasyon sa temperatura. Mas taas nga pag-abuso karon. Gipadako nga thermal cycling. Gusto namon mahibal-an kung giunsa napakyas ang among mga pakete, dili lang nga nakapasar sila sa usa ka piho nga pagsulay.

Para sa mga kustomer nga nanginahanglan og custom nga mga configuration-talagsaon nga mga boltahe, piho nga porma nga mga hinungdan, integrasyon sa mga proprietary system-nga nagtrabaho uban sakostumbre nga tiggama sa baterya sa lithiumkinsa ang naghimo niini nga matang sa gipalugdang pagsulay mao ang bili sa premium. Ang sertipikasyon nagsulti kanimo nga ang pakete nagtagbo sa code. Gisultihan ka sa gipalawig nga pagsulay kung giunsa kini molihok sa imong aplikasyon.

Unsa ang Among Girekomendar

Pagkahuman sa tanan niini, unsa ang kinahanglan nimo nga buhaton kung imong gipunting ang mga baterya alang sa mga aplikasyon sa industriya?

Sa tinuud, kini nga industriya nahimong labi ka maayo sa miaging lima ka tuig. Sa dihang nagsugod kami, ang katunga sa mga pakete sa merkado kasagarang mga bomba sa panahon. Karon ang kadaghanan sa mga seryoso nga mga supplier nagtukod og makatarunganon nga luwas nga mga sistema. Apan ang "makataronganon nga luwas" nagbilin gihapon ug luna alang sa matang sa -pagputol sa gasto nga maoy hinungdan sa mga sunog. Ang imong trabaho mao ang pagpangita kung kinsa nga mga supplier ang aktwal nga nagbuhat sa trabaho kumpara kung kinsa ang nagsusi lang sa mga kahon.

Ang kaluwasan sa baterya dili sexy. Dili kini maayo nga pagpamaligya. Walay bisan kinsa nga nakapalit og forklift tungod kay ang baterya adunay maayo nga thermal runaway propagation resistance.

Apan kuhaa kini nga sayup ug ang tanan nga uban pa mohunong nga hinungdanon kaayo. Gitukod namo ang among reputasyon sa mga pakete nga nagtrabaho lang, matag tuig, sa mga kondisyon nga makapatay sa mas barato nga mga sistema. Mao kana ang kinahanglan nimong pangitaon sa bisan unsang supplier nga imong gitimbang-timbang.

Mga pangutana? Kanunay kaming malipayon nga makigsulti pinaagi sa piho nga mga aplikasyon. Mao kana ang atong ania dinhi.