Keselamatan baterai lithium-ion: Strategi jangka panjang yang efektif
Mari kita mulai dengan membuat satu hal menjadi jelas - baterai lithium -ion bisa aman.
Miliaran sel lithium-ion diproduksi setiap tahun, dan jumlah itu akan terus tumbuh selama dekade berikutnya. Dengan sejumlah besar sel, perangkat berbasis elektronik lainnya dapat gagal. Oleh karena itu, tantangannya pada dasarnya adalah untuk mengatasi inti yang berkinerja buruk ini sedini mungkin sebelum suatu peristiwa terjadi.
Untuk sistem penyimpanan energi, berbagai tingkat manajemen keselamatan dapat diterapkan. Sementara produsen sel dan sistem memantau keamanan sel dan sistem melalui beberapa konsep ini, operator juga dapat memastikan sistem mereka aman melalui penggunaan analisis baterai khusus.
Jadi apa yang dapat dilakukan produsen sel lithium-ion, pengembang sistem dan operator untuk meminimalkan kegagalan dan memastikan keamanan? Mempertahankan sistem baterai yang aman dan andal membutuhkan tiga lapisan.
Lapisan 1: Kontrol Kualitas Produksi dan Pengujian Penuaan
Layer 2: Sistem Manajemen Baterai
Lapisan 3: Membuat Cloud bekerja
Ketiga lapisan ini mirip dengan reli di mana kita membutuhkan mobil yang andal, pengemudi dan co-pilot.
Lapisan 1: Tes Kontrol Kualitas Produksi dan Penuaan
Baterai dapat dianggap sebagai mobil reli. Untuk reli, kita membutuhkan mobil yang andal dan berkualitas tinggi.
Namun, produsen sel tidak dapat menjamin kualitas 100% untuk setiap sel. Oleh karena itu, pengujian kualitas memainkan peran penting dalam pendekatan tradisional untuk mencegah kegagalan baterai lithium.
Tes off-line dilakukan setelah produksi untuk melihat apakah sel memenuhi standar kualitas yang diberikan. Namun, tes ini biasanya tidak terlalu teliti dan mereka dapat menyaring banyak tes untuk menemukan apel buruk yang jelas. Segera setelah produksi, analisis seperti kapasitas awal atau pengukuran impedansi sering digunakan untuk membantu mengidentifikasi sel yang rusak.
Tes sertifikasi sangat penting untuk setiap produk karena mereka harus dilakukan dari perspektif hukum. Dalam tes ini, tes standar harus dilakukan dan pabrikan harus menunjukkan perilaku terkait keselamatan.
Untuk memahami perilaku penuaan baterai, tes kalender dan tes bersepeda dilakukan selama berbulan -bulan dan bertahun -tahun dalam tes laboratorium yang ditentukan. Namun, tes ini memakan waktu, mahal, hanya mengontrol bagian-bagian baterai tertentu, dan tidak dapat diskalakan untuk sistem yang dikerahkan di lapangan. Baterai di jalan kita, di rumah kita, atau terhubung ke jaringan yang mengalami kondisi lingkungan yang berbeda dan profil beban daripada yang diuji di laboratorium.
Pengujian kualitas produksi hanya mengevaluasi titik waktu tertentu, itulah sebabnya diperlukan lapisan keamanan tambahan.
Layer 2: Sistem Manajemen Baterai
Sistem manajemen baterai (BMS) dapat dianggap sebagai pengemudi reli yang fokus pada jalan dan secara konsisten menjaga mobil mereka aman di lintasan. Namun, mereka membutuhkan lebih banyak waktu dan sumber daya untuk melihat gambaran yang lebih besar.
BMS menyimpan baterai dalam jangkauan operasi yang aman yang diharapkan dan meminimalkan dampak kegagalan sel tunggal pada paket atau modul yang terpengaruh. Mereka melakukan ini dengan:
Mengukur tegangan sel, arus dan suhu
Menghitung dan memantau State of Charge (SOC)
Menyeimbangkan sel ke tingkat tegangan yang sama untuk operasi yang aman
Jika nilai dekat dengan kondisi batas marjinal atau melebihi batas, BMS harus membawa sistem ke keadaan aman dengan mengubah operasi atau mematikan sistem baterai. BMS adalah tindakan keselamatan pasif tetapi perlu.
Sayangnya, BMS memiliki kelemahannya:
Itu hanya melihat kondisi saat ini
Hanya sel dalam paket baterai yang sesuai yang dapat dilihat
Kekuatan komputasi terbatas dan mengikuti aturan sederhana
Karena keterbatasan ini, BM tidak dapat mendeteksi anomali terkait keselamatan yang terjadi dalam kisaran nilai yang ditentukan, menjalankan analitik mendalam untuk lebih akurat menghitung status baterai, atau memprediksi tren jangka panjang. Seperti yang ditunjukkan oleh insiden sebelumnya, keterbatasan BMS dapat menyebabkan kegagalan baterai lithium-ion yang dapat membuat perusahaan berisiko. Ini juga menambah kompleksitas menilai risiko keselamatan, karena kualitas BMS perlu dipertimbangkan selain kualitas produksi baterai. Sensor mungkin gagal, yang mengarah ke peristiwa kritis keselamatan. Kualitas sensor dan daya komputasi dapat ditingkatkan, yang mengarah ke biaya yang lebih tinggi. Tetapi pertanyaannya tetap: jika BMS memantau baterai, siapa yang memantau BMS?
Lapisan 3: Membuat Cloud bekerja
Analisis baterai berbasis cloud dapat dianggap sebagai co-pilot mobil reli, memastikan rute dan strategi yang tepat. BMS berfokus pada masalah langsung, sementara awan mengurus gambaran besar.
Analisis berbasis cloud menambahkan lapisan keamanan tambahan ke BMS. Data BMS dikumpulkan di cloud, menciptakan basis data historis yang memungkinkan analisis yang lebih dalam, lebih maju dari perilaku sistem baterai saat beroperasi dan mengisi daya dalam kondisi dunia nyata. Analisis ini menggunakan model baterai berbasis fisik dan pembelajaran mesin untuk menentukan dan memprediksi penuaan dan keamanan baterai. Dibandingkan dengan BMS, analitik cloud adalah tindakan keamanan pencegahan karena mereka menganalisis tren kesehatan jangka panjang dan mendeteksi anomali. Ini penting karena mekanisme penuaan kritis-keselamatan bahkan dapat terjadi jika BMS menjaga baterai dalam kisaran nilai yang diharapkan sepanjang siklus hidupnya.
