Thermal Runaway und Solar Street Lights: Ein hilfreicher Leitfaden

Die Leistung von Batteriezellen wird teilweise durch ihre interne Betriebstemperatur beeinflusst. Jede Batteriezelle wurde unter harten und rigorosen Bedingungen auf die Probe gestellt. Dennoch sind geeignete Maßnahmen erforderlich, um die Verschlechterungen zu kontrollieren, insbesondere diejenigen, die zu Zwischenfällen führen könnten. Es kann den Sicherheitsaspekt erheblich beeinträchtigen, wenn es nicht eingehalten wird. Thermal Runaway ist eine Art von Verschlechterung, die durch Temperaturanomalien auftreten kann und in extremen Fällen schädlich sein kann.

Übersicht: Was ist ein Thermal Runaway? Was verursacht es?

Das thermische Durchgehen beginnt, wenn die Temperatur in der Batterie ein kritisches Niveau erreicht und möglicherweise unerwünschte chemische Reaktionen auslöst. Bei unsachgemäßem Betrieb oder hoher Temperatur könnte ein interner Kurzschluss zwischen den Elektroden entstehen und eine chemische Reaktion mit dem entzündeten Elektrolyten in der Zelle eingehen. Chemische Reaktionen kann in einem kontinuierlichen Kettenmuster verlaufen– Erhöhen der Temperatur noch weiter, Zersetzen der Batteriekomponenten, Verschlechtern der internen Kurzschlüsse und Erzeugen von mehr Wärme. Am Ende kann die übermäßige Temperatur schließlich die Batterie selbst durch Überhitzung beschädigen oder im schlimmsten Fall katastrophale Ereignisse wie Feuer und Explosion verursachen.

Thermisches Durchgehen kann durch mehrere Faktoren ausgelöst werden, Einschließlich:

• Interner Kurzschluss, der durch induzierte Beschädigung, unzureichende Wartung oder alternde Komponenten verursacht werden kann
• Eine Überladung über die Herstellergrenze hinaus kann eine elektrochemische Reaktion auslösen, die mehr Wärme erzeugt
• Schnelles Laden, das zu einem Überstromzustand und einer erhöhten Temperatur führt
• Eine Umgebungstemperatur außerhalb des zulässigen Bereichs (über/unter dem Grenzwert) würde zu einer Verschlechterung der Batteriezellen und einer chemischen Reaktion führen

Kommt es bei einer Solarstraßenlaterne zu einem thermischen Durchgehen?

Bei einer Solarstraßenlaterne müsste der Leistungsaspekt sorgfältig berücksichtigt werden, da sie den Anforderungen entsprechen und natürlich eine gute Leistung und Kosten aufweisen muss. Jede Batterie hat ihre Vorteile und Risiken. Daher sollten wir die Spezifikationen überprüfen, bevor wir sie in unsere übernehmen Straßenbeleuchtungssystem.

Die meisten Solarstraßenlaternen auf dem Markt Verwenden Sie Lithium- oder Bleibatterien. Die Blei-Säure-Batterie verwendet Elektrolyte und zwei Elektrodenplatten, um Strom bereitzustellen. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Lebensdauer aufgrund von degradierten Bleiplatten stark reduziert würde, wenn zu viel entladen wird und der Zyklus zunimmt. Darüber hinaus muss der Elektrolyt überwacht und in regelmäßigen Abständen hinzugefügt werden, da er während des Gebrauchs verdunstet. Dieser Typ hat zwar den niedrigsten Preis, ist aber relativ größer und schwerer als der andere Typ für die gleiche angebotene Kapazität. Mit all ihren Nachteilen beginnt diese Art von Batterie veraltet zu sein, insbesondere in Beleuchtungsanwendungen.

Lithiumbatterien werden sehr bevorzugt, da sie eine größere Energiedichte und eine bessere Verträglichkeit bieten schwankende Temperatur als die Blei-Säure-Batterie, so dass eine häufige Wartung nicht erforderlich ist. Es gibt zwei Arten von Lithium-Batterien, die typischerweise in Solar-Straßenbeleuchtungssystemen verwendet werden: Lithium-Ionen (Li-Ion) und Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO₄).

Als negatives Ergebnis würde die Verwendung einer Li-Ion-Batterie eine zusätzliche Schutzschaltung erfordern, um die Spannung innerhalb der Zellen zu regulieren, um elektrische Gefahren zu vermeiden. Es ist auch anfälliger für hohe Temperaturen, was auch dazu führen kann, dass es sich schneller verschlechtert. Im Kurzschluss kann eine leicht entzündliche Lösung im Inneren entzünden, wenn sie Hitze ausgesetzt wird. Basierend auf dieser chemischen Zusammensetzung ist es wahrscheinlicher, dass die Li-Ionen-Batterie aufgrund ihrer Instabilität in thermischen und elektrochemischen Aspekten ein thermisches Durchgehen erfährt.

Inzwischen ist die LiFePO₄ Die Batterie hat eine verbesserte Spannung und Stabilität der thermischen Chemie, wodurch sie weniger anfällig für thermisches Durchgehen ist. Dieser Typ hat mehr Vorteile als die anderen Lithiumbatterien, darunter eine längere Lebensdauer (9 bis 12 Jahre) und einen Temperaturbereich eignet sich besser für den Außeneinsatz. Insgesamt hat es eine hervorragende Effizienz bei der Leistungsabgabe.

Worauf ist beim Kauf einer Solarstraßenlaterne zu achten, um das Risiko eines thermischen Durchgehens zu minimieren?

Mehrere Faktoren müssen berücksichtigt werden, um die Lebensdauer von Solarstraßenlaternen zu verlängern und das Risiko zu minimieren, das durch thermisches Durchgehen entstehen kann:

Umgebungstemperatur und Klimabedingungen

Die Batterie ist sehr temperaturempfindlich und jeder Typ hat einen Betriebstemperaturbereich, der eingehalten werden muss, um eine Beeinträchtigung der Batterieleistung zu vermeiden. Außerdem wirken sich die klimatischen Bedingungen direkt auf die Energiemenge aus, die bei Tageslicht absorbiert werden kann, sodass die erforderliche Solarpanel- und Batteriekapazität auf dieser Grundlage genau berechnet werden kann.

Batteriequalität und Spezifikation

Wir sollten sicherstellen, dass die Batterie ein robustes Design, eine gute Verarbeitungsqualität, ausreichende technische Spezifikationen und eine hervorragende Integration mit anderen Kernkomponenten wie Solarmodulen und Controllern aufweist. Daher spielt die Batterie eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der gesamten Zuverlässigkeit. Es ist vorzuziehen, die Batterie von vertrauenswürdigen Anbietern mit den entsprechenden Branchenzertifizierungen zu beziehen, um die Qualitätsanforderungen zu erfüllen.

Materialqualität und erweiterte Funktionen

Das im Design verwendete Material sollte den meisten Wetterbedingungen standhalten können. Auch die Außen- und Innenteile, wie zum Beispiel die Halterung, sollten aus hochwertigem und langlebigem Material bestehen. Im Falle einer übermäßigen Hitze von der Diskrepanz zwischen Glühbirne und Batterie würden die schmelzenden Teile mehr Hitze erzeugen und möglicherweise einen Brand auslösen. Darum ein hervorragendes Belüftungssystem an der solarbetriebenen Straßenlaterne ist unerlässlich, um die von der Batterie erzeugte Wärme abzuführen. Darüber hinaus ist eine gut konzipierte Schaltung ebenfalls von Vorteil, da sie einen sichereren und effizienteren Betrieb garantiert.

Zur Vorbeugung enthalten die meisten Li-Ionen-Akkus normalerweise ein eingebautes Zusatzsystem, das verwendet werden kann, um die richtige Spannungsregelung aufrechtzuerhalten. Ein Controller oder ein Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht den Batteriezustand und die Batterietemperatur und fungiert gleichzeitig als ausfallsicherer Mechanismus. Es schützt die Batterie vor Über- und Unterladung und stellt gleichzeitig sicher, dass andere Betriebsparameter innerhalb akzeptabler Grenzen liegen. In der Zwischenzeit hat die LiFePO₄ Die Batterie hat einen geringeren Spannungsabfall und ist weniger abhängig von diesen Reglersystemen.

Batteriewartung

Li-Ionen-Batterien müssten aufgrund der höheren Verschlechterungsraten im Laufe der Zeit routinemäßig gewartet werden. Die Kapazität sollte regelmäßig überprüft werden, und wenn die Laufzeit innerhalb eines Zyklus unter 80 % fällt, muss die Batterie möglicherweise ersetzt werden. Ein netzunabhängiger Controller/BMS kann verwendet werden, um kritische Parameter aus der Ferne zu überwachen. Die LiFePO₄ Die Batterie hingegen erfordert nicht viel Wartung. Allerdings muss der Installationsort berücksichtigt werden, insbesondere in Bezug auf die Temperatur, die die Leistung erheblich beeinflusst.

Heutzutage ist die LiFePO₄ Die Batterie ist eine der fortschrittlichsten und bietet viele Vorteile in Bezug auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz. Es bietet auch einen Temperaturbereich, der den modernen Anforderungen der Solarstraßenlaterne für den Außenbereich besser entspricht.

Final Words

• Ein Thermal Runaway ist eine Kettenreaktion innerhalb einer Batteriezelle, die durch eine erhöhte Temperatur beschleunigt wird und zu einem weiteren Temperaturanstieg führt. Es wird durch verschiedene Faktoren wie Umgebungstemperaturen, interne Kurzschlüsse, Überladung und Schnellladung ausgelöst.
• Für eine Solarstraßenlaterne müssen wir eine Batterie auswählen, die ein geringeres thermisches Durchgehensrisiko aufweist und die Leistungsanforderungen und Umgebungsbedingungen erfüllt, während sie weniger Wartungsbedarf hat. Die LiFePO₄ Batterie könnte eine großartige Lösung sein, die signifikante optimierte Verbesserungen für die bestmögliche Sicherheit und Leistung bietet.
• Um die Batterienutzung zu maximieren, ist es wichtig, sich aller Anomalien oder Schäden bewusst zu sein, die möglicherweise aufgetreten sind, da dies die Leistung stark beeinträchtigt. Somit kann die Verschlechterung schnell angegangen werden, um zu vermeiden, dass anderen Elementen des Systems sowie Menschen in der Nähe Schaden zugefügt wird.