总结蓄电池和建议的解决方案

总结和建议的解决方案

锂离子电池是最好的电池系统之一，但它在故障模式下是无情的。作为批准后的一部分，某些系统可能需要基于维护的安全功能，以确保锂离子电池在所有条件下从工作到退休都能安全运行。传统认证足以批准铅基和镍基电池，因为这些系统会因性能下降而达到使用寿命。尽管也有非锂基电池起火的报道，但每瓦时的起火频率较低，而且更易于管理。

许多锂离子电池即使在出现故障时也能保持性能。一个类比是一台老化的蒸汽机，它仍然可以通过不再满足安全要求的锅炉提供全功率。担忧也适用于储能系统和船只中老化的锂离子电池装置。由于大多数这些系统都是新的，因此可能尚未完全了解衰老综合症。我们问这样一个问题：“容量或安全性会决定寿命终止吗？”

具有诊断功能的充电器可以告知用户未决电池缺陷。这些充电器将通过根据容量估计和识别异常来预测何时需要更换电池来执行质量控制。

基于高级机器学习 (AML) 的软件正在开发中，可以将其添加到充电器或便携式设备中，以经济的价格提供监控功能。这些系统超越了电压、电流和库仑计数，而是检查化学电池的健康状况。AML 还用于语音和图像识别，以及自动驾驶汽车。除了使电池更安全之外，AML 还会在充电期间估算电池容量，从而使性能数据对用户透明。它通过利用现有技术连接点，使电池成为更安全、更可靠和环保的产品。

一级供应商承认锂离子电池存在火灾风险。他们建议的预防措施包括在并联配置中限制电流以使短路电池无害，在电池容量衰减时降低充电电压，提供可追溯至电池和电池组级别的批号，构建一个电池组以防止电池之间的传播火灾，并使废气逸出，同时防止火灾泄漏到电池组外部。

一级供应商还透露，循环会增加电极的压力。阳极随着使用而变厚，这进一步增加了隔膜上的压力。对于无法完全避免的异物，一级供应商确认锂离子电池的正常使用会在个别情况下导致电气短路。由于客户要求更高的容​​量并始终保持所需的安全水平，一级供应商建议降低充电电压以调整容量衰减，如下所示：

• 100–70% 容量应用全部 4.20V/电池（4.35V/电池或某些电池更高）
• 70–50% 容量将电压限制降低至 4.15V/cell（4.35V/cell 至 4.25V/cell）
• 50% 和更低的容量，将电压降低到 3.8V/cell。

一级供应商还建议将危重和残疾患者的医疗保健充电电压降低 0.1V。说明了锂离子电池随老化而发生的内在变化，这种变化可能导致过早失效。

增加的压力减小了分离器的厚度。老化还会增加阳极上的固体电解质界面 (SEI) 和阴极上的电解质氧化 (EO)。
^{由 Panasonic/Cadex 提供}
锂离子电池的故障率有所改善，现在优于千万分之一。这归功于认真对待安全的勤奋电池制造商。没有其他电池故障比锂离子电池起火更能引起媒体关注。所有储能设备都有风险，在 1800 年代蒸汽机爆炸并造成人员受伤时，公众感到震惊。在汽车中携带高度易燃的汽油是 1900 年代初期的热门话题。托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 有充分的理由在 1900 年代初期将电动汽车作为更好的选择加以推广。他提倡镍铁电池而不是锂离子电池，而是铅酸电池。

锂离子电池有两种类型的故障。一种涉及设计或制造缺陷，其中故障以可预测的速度重复出现，并且通常涉及召回；2016 年的三星 Galaxy 7 智能手机和 2006 年的索尼笔记本电脑电池就是例子。最困难的故障是随机事件。这些可能是由于在低于冰点的温度下反复充电、负载过重或过度振动造成的。也可以是类似于被流星击中的侥幸。

Cadex 正在进行实验室测试，以测量优质锂离子电池与受压电池之间的自放电率。目标是开发一种故障检测方法，假设热事件是由高自放电引起的。据我们所知，还没有对这个话题进行过正式的研究。如果可以在受损的锂离子电池上识别出升高的自放电，则可以开发算法，在电池需要更换时发出警告消息，在电池组达到热事件威胁时发出危险消息。