Os prós e contras das baterias de íon de lítio
A bateria de íon de lítio é uma das baterias mais eficientes do mundo. Muitos dos produtos com os quais confiamos usam baterias de íon-lítio. De nossos smartphones a nossos laptops e até mesmo ferramentas elétricas industriais, a bateria de íon de lítio permite que esses produtos e outros durem mais. É importante nos informarmos sobre esses produtos e sua segurança.
Nos últimos anos, houve relatos de produtos que incluem a falha da bateria de íons de lítio. A bateria resultou em superaquecimento, pegou fogo e, em alguns incidentes, explodiu. Naturalmente, esses incidentes levantaram as sobrancelhas. Mas, é importante entender por que esses riscos ocorreram.
Um dos recalls mais famosos do produto devido ao mau funcionamento da bateria foi o Galaxy Note 7. da Samsung. Com 100 incidentes perigosos, 2.5 milhões de smartphones foram recuperados em todo o mundo. Em alguns casos, a falha da bateria causou a explosão do telefone, resultando em ferimentos. Então o que aconteceu?
De acordo com um artigo publicado no Wired, “O superaquecimento foi causado por problemas separados em baterias provenientes de dois fornecedores diferentes. . . [No] Samsung SDI, não havia espaço suficiente entre a bolsa protetora selada a quente ao redor da bateria e seus componentes internos ”, o que causou curto-circuito. E, “no caso de baterias fornecidas pela Amperex Technology Limited, algumas células não tinham fita isolante. . . As baterias também tinham separadores finos em geral, o que aumentava os riscos de danos ao separador e curto-circuito. ”
Desde o recall do Galaxy Note 7, a Samsung realizou muitos testes para garantir que seus telefones permanecessem seguros, mas esse recall provou que quanto mais você souber sobre riscos em potencial, melhor poderá se preparar e entender possíveis sinais de alerta.
Uma coisa a entender sobre as baterias de íon de lítio é que elas precisam ser protegidas. E, o Battery Management Systems (BMS) fará exatamente isso. Um BMS é usado para monitorar e proteger as baterias de íon de lítio para cada voltagem, proteção térmica, sobrecorrente, balanceamento e detecção de falhas de cada célula. Por um relatório de Soluções Dfr, eles foram projetados para interromper toda a corrente de carga e descarga, se necessário, o que pode ajudar a impedir ou conter um evento de fuga térmica. Portanto, o BMS deve ser projetado, integrado e instalado adequadamente para realizar seu trabalho e fornecer proteção adequada.
Existem muitos tipos de falhas que podem contribuir com um TRE (Thermal Runaway Event), que é uma reação química e / ou curtos no interior da célula causada por um aumento na temperatura. Uma vez iniciado, é como um efeito dominó, o calor continua a se intensificar até que não haja mais nada para reagir. De acordo com um estudo no Journal of Power Sources, “'falha' tem várias definições em várias situações. . . Uma descrição da falha pressupõe que a falha depende apenas das variáveis de condição. Depois que a variável de condição excede um limite predeterminado, ocorre uma falha. Outras definições de falha são julgadas por critérios como desempenho (desempenho em um nível insatisfatório), funcionalidade (incapaz de realizar uma função específica) e disponibilidade (a máquina quebra) ”(Zhang, 6008). Isso significa que o problema pode ser superaquecimento, carregamento excessivo e contaminação química e metálica que chamou mais atenção ao calor, o que poderia causar um incêndio ou explosão.
As baterias de íon de lítio precisam ser protegidas. De acordo com Ciência, "Para uma operação segura, os fabricantes equipam as baterias de íons de lítio com um circuito de proteção, o que limita a tensão da célula durante o carregamento e descarregamento para uma faixa segura especificada". Um invólucro protetor ao redor da própria bateria de íons de lítio ajuda a evitar danos ao produto e pode ajudar a evitar ferimentos em potencial se ocorrer um evento de fuga térmica.
As baterias de íon de lítio têm riscos, mas seu valor e finalidade têm muitos benefícios. Eles têm uma quantidade incrível de energia em um pequeno pacote que pode alimentar carros elétricos, ferramentas industriais e ferramentas e equipamentos de segurança que os socorristas usam que salvam vidas todos os dias.
Existem muitos benefícios óbvios no uso de baterias de íon de lítio. São portáteis / sem fio, recarregáveis, duráveis e leves. Eles têm a melhor densidade de energia de armazenamento do que qualquer outra bateria.
Os riscos potenciais que podem ocorrer são incidentes imprevisíveis que pesam nas estatísticas. Eles são um produto da ciência, e os riscos devem ser planejados.
O professor John Goodenough, da Universidade do Texas em Austin, é o co-inventor da nova bateria de íons de lítio. Goodenough explica: “Incêndios ou explosões são possíveis, mas não são comuns. . . Algumas falhas não são amplamente divulgadas se ninguém se machuca ou há pouca perda financeira, mas sempre há um risco potencial com um eletrólito líquido inflamável. ”
Porém, a pesquisa e o desenvolvimento continuam a garantir que essa bateria eficiente e de alto funcionamento seja segura. “Estamos desenvolvendo células de bateria com um eletrólito sólido que evita esses problemas. Utilizamos um eletrólito de vidro único e notável. Todos os outros eletrólitos sólidos têm um animista de condutividade catiônica muito baixo para ser operado acima de 50 centígrados, podemos ir abaixo de menos 20 centígrados ”, explica o professor Goodenough.
A RAMFAN fabrica equipamentos de ventilação portáteis para a indústria de incêndio, instalações industriais, marinha e muito mais. Seu equipamento é feito para manter as pessoas protegidas contra riscos potenciais. As baterias de íon de lítio são sua principal fonte de energia para manter seus produtos avançados e duradouros. Os engenheiros de projeto tomam muitas precauções de segurança para garantir que as baterias não sejam feitas apenas para durar, mas para manter o operador e o equipamento seguros.
Scott Carroll é um engenheiro de design da RAMFAN. Ele projeta sistemas de carregamento de baterias de íon de lítio desde 2008. Nos últimos dez anos e muita educação, ele aprendeu que, ao abordar o design de uma bateria de íon de lítio, você precisa estar ciente da pressão de gerenciamento térmico. "Deixamos que eles se expandam lentamente através de uma abertura, caso contrário: BOOM!" Carroll explica. Ele continua explicando que a ventilação na bateria protetora é muito importante. Não permite que as toxinas do que está se formando dentro da bateria saiam para a ventilação do ventilador; as toxinas são liberadas em uma atmosfera aberta.
Outra precaução de segurança abordada pela RAMFAN é garantir que as baterias de proteção sejam à prova d'água. Dentro da bateria há um IP67 - "IP", que significa proteção de ingresso; "67" significa, é submersível. O IP67 protege o sistema de gerenciamento de bateria, que monitora a bateria de íon de lítio. Se a água atingir o BMS, muitos dos riscos potenciais discutidos acima podem ocorrer. E, como Carroll mencionou antes, "BOOM!" Ele também explica que há uma válvula de compensação de pressão na bateria que garante que a pressão seja a mesma por dentro e por fora para ajudar a evitar falhas.
A RAMFAN tomará as medidas de precaução necessárias para garantir que suas baterias de íon de lítio estejam protegidas e configuradas para o sucesso. Seu equipamento de segurança é feito especificamente para pessoas com trabalhos de alta pressão, de modo que eles decidem garantir que seus produtos estejam prontos para a tarefa.
A bateria de íon de lítio é um grande trunfo para nossos produtos, mas é importante entender por que houve incidentes que nos fazem questionar seus riscos. Eventos de fuga térmica não são comuns, mas já aconteceram. Eles são imprevisíveis, mas o risco de uma explosão ou incêndio pode tentar ser evitado com invólucros de proteção, um Sistema de gerenciamento de bateria e o cuidado com o produto.
Referência:
Zhang, Jingliang e Jay Lee. “A Review on Prognostics and Health Monitoring of Li-Ion Battery.” Journal of Power Sources, vol. 196, no. 15, 2011, pp. 6007–6014., Doi: 10.1016 / j.jpowsour.2011.03.101
Por Laura Canepa
