Negli ultimi due decenni, batterie agli ioni di litio sono stati ampiamente utilizzati in dispositivi portatili come telefoni, laptop e alimentatori portatili grazie alle loro prestazioni eccezionali. Sono favoriti per la loro elevata densità di energia, il lungo ciclo di vita, il minimo effetto memoria e il design della forma controllabile, e il ruolo che svolgono nella vita delle persone è estremamente importante.
Non solo, negli ultimi cinque anni le batterie agli ioni di litio sono state riconosciute anche come la migliore fonte di energia per i veicoli elettrici ibridi (HEV), i veicoli elettrici ibridi plug-in e i veicoli elettrici. Tuttavia, oltre ad offrire grande comodità, le batterie agli ioni di litio comportano anche alcuni potenziali pericoli e occasionalmente si verificano incidenti causati da combustione ed esplosione.
Poiché le batterie agli ioni di litio occupano una posizione sempre più importante nella vita delle persone, le loro prestazioni in termini di sicurezza hanno attirato sempre più attenzione. Qui discuteremo perché le batterie agli ioni di litio continuano a essere una delle nostre fonti di energia più affidabili e cosa viene fatto per garantire che rimangano sicure.
Sommario
Perché le batterie agli ioni di litio sono parte integrante della nostra vita quotidiana
Problemi di sicurezza della batteria agli ioni di litio
L’indice di valutazione delle prestazioni di sicurezza della batteria agli ioni di litio
Strategie di miglioramento della sicurezza delle batterie agli ioni di litio
Consigli per l'uso e la manutenzione della batteria
Perché le batterie agli ioni di litio sono parte integrante della nostra vita quotidiana
Dalla fine del XIX secolo all’inizio del XX secolo, con il progresso della scienza e della tecnologia e la necessità di sviluppo industriale, l’energia elettrica è diventata una fonte energetica indispensabile per l’uomo. Abbiamo cercato e sviluppato a lungo dispositivi in grado di immagazzinare energia elettrica in modo efficiente, provando condensatori, accumulatori di energia con aria compressa, accumulatori di energia con aria liquida, ecc., per poi optare per le batterie chimiche.
La prima batteria chimica può essere fatta risalire alla batteria al piombo del XIX secolo. Poi, dopo 19 anni di continuo sviluppo, è nata la batteria agli ioni di litio. Grazie all’elevata densità di energia, all’elevato ciclo di vita, al basso inquinamento ambientale e ad altri fattori, le batterie agli ioni di litio sono diventate rapidamente la batteria più utilizzata in tutto il mondo.
Le batterie agli ioni di litio sono ora utilizzate in vari campi, in particolare nell’energia, nelle comunicazioni, nella ricerca scientifica, nell’aerospaziale e nelle industrie emergenti. Secondo le statistiche, nel 2016, la capacità del mercato cinese delle batterie agli ioni di litio era di 65.4 GWh e, nei successivi cinque anni, è cresciuta fino a raggiungere i 324.0 GWh nel 2021. Tra il 2016 e il 2020, la quota di mercato globale delle aziende cinesi di batterie al litio è aumentata da 50 a 73 GWh. % al 70%. Poi, a causa dell’impatto dell’epidemia, è scesa al XNUMX%.
Problemi di sicurezza della batteria agli ioni di litio
Pericoli nel processo produttivo
Il litio ha proprietà chimiche estremamente attive, quindi nel processo di produzione, il materiale dell'elettrodo e l'elettrolito delle batterie agli ioni di litio quando la temperatura interna aumenta, rappresenta un pericolo per la sicurezza. D'altra parte, l'uso di un sistema elettrolitico, a causa del basso voltaggio di decomposizione del solvente organico, è facile da ossidare, provocando l'incendio o addirittura l'esplosione della batteria in caso di perdite. Inoltre, la struttura del materiale dell'elettrodo e la scelta del diaframma o dell'elettrolita, ecc., possono porre ulteriori problemi di sicurezza.
Rischi per la sicurezza durante l'uso
Durante l'uso, le batterie agli ioni di litio comportano anche rischi per la sicurezza. Ad esempio, caricamenti e scaricamenti eccessivi durante l'uso potrebbero danneggiare la struttura interna della batteria, provocando perdite della batteria, incendi e altri problemi. Tuttavia, con il continuo miglioramento e la maturità della tecnologia dei sistemi di gestione della batteria (BMS), questi sono stati resi improbabili. Inoltre, quando la batteria agli ioni di litio viene schiacciata, forata o urtata, la struttura interna della batteria potrebbe danneggiarsi, causando problemi simili.
Rischi per la sicurezza durante il riciclaggio
Con l’applicazione su larga scala delle batterie agli ioni di litio, anche il numero di batterie ritirate aumenta di anno in anno. Durante il processo di riciclaggio delle batterie dismesse, sostanze tossiche come cobalto e nichel possono fuoriuscire dalle batterie, costituendo una minaccia per l'ambiente e la salute umana. Se la struttura interna della batteria viene danneggiata o viene rilasciata l'energia elettrica residua, aumenta anche il rischio di incendio.
L’indice di valutazione delle prestazioni di sicurezza della batteria agli ioni di litio
Di seguito, daremo uno sguardo all'indice di valutazione della sicurezza delle batterie agli ioni di litio per capire meglio cosa indicano le varie classificazioni:
IEC62133 è lo standard di test di sicurezza per batterie e batterie agli ioni di litio, nonché il requisito di sicurezza per testare batterie secondarie e batterie contenenti elettroliti alcalini o non acidi. Viene utilizzato per testare i LiB utilizzati nell'elettronica portatile e in altre applicazioni. La norma IEC62133 affronta i rischi chimici ed elettrici e i problemi meccanici come vibrazioni e urti che possono rappresentare una minaccia per i consumatori e l'ambiente.
ONU/DOT38.3 (noto anche come test T1-T8 e UNST/SG/AC.10/11/Rev.5) copre tutti i test di sicurezza del trasporto per LIB, batterie al litio metallico e batterie più in generale. Lo standard di prova è composto da otto test (T1-T8), tutti incentrati su specifici rischi legati al trasporto. UN/DOT38.3 è uno standard di autocertificazione che non richiede test indipendenti da parte di terzi, ma l'uso di laboratori di test di terze parti è comune per ridurre il rischio di controversie in caso di incidente.
IEC62619 copre gli standard di sicurezza per batterie e pacchi batteria al litio secondari e specifica i requisiti applicativi di sicurezza per LIB nell'elettronica e in altre applicazioni industriali. I requisiti di test standard IEC62619 sono adatti per applicazioni fisse e dinamiche. Le applicazioni fisse includono telecomunicazioni, gruppi di continuità (UPS), sistemi di accumulo di energia elettrica, interruttori di utilità, alimentatori di emergenza e applicazioni simili. Le applicazioni energetiche includono carrelli elevatori, golf cart, veicoli a guida automatizzata (AGV), ferrovie e navi ed escludono i veicoli stradali.
UL1642 è lo standard UL per la sicurezza delle batterie al litio, che specifica i requisiti standard per le batterie al litio primarie e secondarie utilizzate come fonti di alimentazione nei prodotti elettronici. La copertura tecnica comprende le batterie al litio utilizzate dai tecnici professionisti così come quelle utilizzate dagli utenti ordinari. Le batterie al litio utilizzate da tecnici professionisti devono contenere 5 grammi o meno di litio metallico per unità di batteria, mentre il contenuto delle batterie per uso domestico non deve superare 1 grammo. Le batterie che superano questi standard richiedono ulteriori ispezioni e test per determinare se la batteria può essere utilizzata per lo scopo previsto. UL1642 non copre il rischio di tossicità dovuta all'ingestione di batterie al litio o all'esposizione al litio metallico a causa di danni o tagli della batteria.
UL2580 è lo standard UL sulla sicurezza delle batterie per i veicoli elettrici e consiste in una serie di test, tra cui: cortocircuito della batteria ad alta corrente, compressione della batteria e compressione delle celle della batteria (verticale)
Strategie di miglioramento della sicurezza delle batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate nei veicoli elettrici, nei sistemi di accumulo dell’energia, nell’elettronica di consumo e in altri prodotti e la loro sicurezza è direttamente correlata alla vita delle persone. Gli incidenti legati alle batterie, come quelli causati da instabilità termica, esplosioni, ecc., possono causare gravi vittime e perdite materiali.
Alcuni recenti sviluppi relativi alla sicurezza delle batterie agli ioni di litio includono:
Nuovi sviluppi tecnologici
L’introduzione di nuove tecnologie di sicurezza, come la striscia laminata a freddo nichelata elettrolitica di Ecovolta composta da connettori per batterie, che disconnette automaticamente le batterie difettose dal resto del pacco batteria quando si verifica un problema, aiuta a evitare incidenti. Inoltre, i progetti strutturali dei pacchi batteria vengono costantemente migliorati tramite materiali più resistenti e tecnologie di imballaggio ad alta resistenza per aiutarli a resistere agli urti esterni.
Ottimizza i sistemi di gestione della batteria (BMS), rafforza il monitoraggio in tempo reale dello stato di un pacco batteria, rilevando e gestendo tempestivamente le anomalie. Inoltre, vengono costantemente sviluppati e implementati materiali per batterie più sicuri, come composizioni migliorate di elettrodi positivi, elettrodi negativi ed elettroliti in modo da ridurre il rischio di fuga termica.
Altre strategie prevedono l’ottimizzazione della progettazione della batteria, come l’uso di elettrodi a film sottile, anodi di silicio e altre nuove tecnologie per migliorare la stabilità termica della batteria. Anche l’aumento dei dispositivi di protezione della batteria, come l’aggiunta di materiali ritardanti di fiamma tra gli elettrodi positivi e negativi, diaframmi antideflagranti, ecc., aiuta a ridurre l’impatto dei cortocircuiti e delle instabilità termiche.
Ricerca scientifica
In generale, la maggior parte delle batterie agli ioni di litio è costituita da membrane poliolefiniche, elettroliti organici liquidi (compresi vinil carbonato, dietil carbonato e dimetil carbonato), sali di litio ed elettrodi positivi e negativi. La bassa stabilità termica e l'infiammabilità del diaframma e dell'elettrolita sono generalmente considerate le ragioni principali della combustione e dell'esplosione delle batterie agli ioni di litio. Pertanto è di grande importanza migliorare la sicurezza delle batterie agli ioni di litio dal punto di vista del diaframma e degli elettroliti. Da un lato, incorporando ritardanti di fiamma liquidi a base di fosfato, i ricercatori possono ottenere una significativa riduzione dell’infiammabilità degli elettroliti e migliorare le prestazioni elettrochimiche delle batterie al litio. I radicali fosforo-ossigeno prodotti ad alte temperature possono intrappolare attivamente i radicali liberi prodotti dalla combustione per terminare la combustione. D’altro canto, i ricercatori hanno sviluppato un numero significativo di membrane a base inorganica, ampiamente utilizzate per migliorare la stabilità termica e la porosità delle membrane, conferendo alle batterie agli ioni di litio prestazioni di sicurezza più elevate ed eccellenti prestazioni elettrochimiche.
Sistemi di riciclaggio del suono
Come accennato in precedenza, con l’applicazione su larga scala delle batterie agli ioni di litio, anche il numero di batterie ritirate aumenta di anno in anno e l’istituzione di un valido sistema di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio è di grande importanza per l’uso razionale delle batterie. risorse, la tutela dell’ambiente e la promozione dello sviluppo di nuove industrie energetiche. La costruzione di un sistema di batterie agli ioni di litio dismesso coinvolge molti aspetti, tra cui lo stoccaggio delle batterie e la gestione del trasporto, la ricerca e lo sviluppo della tecnologia di riciclaggio, la progettazione delle batterie, la creazione di un nuovo sistema di origine, la pubblicità e la divulgazione. Per i privati, è anche importante integrare le linee guida per il riciclaggio sicuro con la comprensione del pericolo delle batterie e della pratica sicura di riciclaggio delle batterie in conformità con le normative.
Sebbene le batterie agli ioni di litio comportino alcuni rischi per la sicurezza durante il processo di produzione, utilizzo e riciclaggio, la loro sicurezza può essere effettivamente migliorata ottimizzando il processo di produzione, rafforzando l’uso di linee guida e supervisione e stabilendo un valido sistema di riciclaggio e trattamento. In futuro, con il continuo progresso della tecnologia e l'applicazione di nuovi materiali, si ritiene che le prestazioni di sicurezza delle batterie agli ioni di litio saranno ulteriormente migliorate, apportando maggiore comodità e sicurezza alle nostre vite.
Consigli per l'uso e la manutenzione della batteria
Ricarica corretta: Utilizzare i caricabatterie originali o compatibili con la batteria per caricare ed evitare l'uso di caricabatterie incompatibili. Non lasciare scaricare completamente la batteria prima di caricarla; provare a caricare quando la batteria è inferiore al 20%. Durante la ricarica, scegli la ricarica lenta, se disponibile, ed evita la ricarica rapida per prolungare la durata della batteria.
Uso corretto: Evitare il funzionamento prolungato a carico elevato per evitare il surriscaldamento della batteria. In condizioni di utilizzo normale, la batteria deve essere mantenuta a una temperatura adeguata e non esporla a temperature alte o basse. Inoltre, evitare di lasciare la batteria inattiva per lungo tempo per non ridurne le prestazioni.
Memoria su disco: Se non si intende conservare la batteria per un lungo periodo di tempo, conservarla in un ambiente fresco e asciutto (rispetto a uno con condizioni di temperatura alta o bassa). Quando viene riposta, la potenza della batteria dovrebbe essere pari a circa il 50% per prolungare la durata della batteria.
Evitare caricamenti e scaricamenti eccessivi: Non caricare la batteria al 100% o lasciarla scaricare allo 0%: cercare di mantenerla nell'intervallo compreso tra il 20 e l'80%. Il sovraccarico e lo scaricamento possono ridurre la durata della batteria.
Controllare regolarmente le prestazioni della batteria: Se ritieni che la durata della batteria sia notevolmente ridotta o che le prestazioni siano ridotte, controlla o sostituisci la batteria secondo necessità.
Per ulteriori soluzioni commerciali, panoramiche del settore e nuove prospettive sulle idee imprenditoriali, assicurati di iscriverti a Chovm.com legge.
