Ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) są powszechnie uznawane za jedne z najbezpieczniejszych dostępnych ogniw litowych. Jednakże w określonych warunkach nawet te ogniwa mogą ulec przegrzaniu, uszkodzeniu, a w skrajnych przypadkach – eksplozji. W tym artykule przyjrzymy się przyczynom, dla których wybuchające ogniwa LiFePO4 mogą stanowić zagrożenie, oraz jak temu skutecznie zapobiegać.
Czym są ogniwa LiFePO4 i dlaczego uchodzą za bezpieczne
Ogniwa LiFePO4 różnią się od tradycyjnych ogniw litowo-jonowych przede wszystkim stabilniejszą strukturą chemiczną i wyższym progiem termicznym. Są odporne na wysokie temperatury, a ryzyko termicznego ucieku (ang. thermal runaway) jest znacznie niższe w porównaniu do ogniw opartych na tlenkach kobaltu.
Z tego względu ogniwa LiFePO4 są chętnie stosowane w systemach magazynowania energii, pojazdach elektrycznych, instalacjach fotowoltaicznych czy kamperach. Jednak ich stosunkowo wysoki poziom bezpieczeństwa nie oznacza, że są całkowicie wolne od zagrożeń.
W jakich warunkach mogą eksplodować ogniwa LiFePO4
1. Przeładowanie ogniwa
Jeśli napięcie ładowania przekracza dopuszczalne wartości (najczęściej 3.65V na celę), dochodzi do degradacji struktury chemicznej. Skutkiem może być wzrost ciśnienia, nagrzewanie, a nawet eksplozja.
2. Uszkodzenia mechaniczne
Fizyczne przebicie, zgniatanie lub wibracje mogą doprowadzić do zwarcia wewnętrznego, co skutkuje nagłym wzrostem temperatury i potencjalnym wybuchem.
3. Niewłaściwa temperatura pracy
Choć ogniwa LiFePO4 mogą pracować w szerokim zakresie temperatur, ich ładowanie w warunkach poniżej 0°C bez odpowiedniego systemu ogrzewania może spowodować poważne uszkodzenia wewnętrzne.
4. Brak systemu BMS
System zarządzania baterią (BMS) odpowiada za monitorowanie parametrów pracy ogniw. Brak takiego systemu lub jego nieprawidłowe działanie może doprowadzić do przeładowania, nadmiernego rozładowania lub przegrzania.
5. Błędy produkcyjne
Choć rzadko, zdarzają się przypadki wadliwych ogniw wynikających z błędów fabrycznych – złe zgrzewy, nieprawidłowe materiały izolacyjne lub zanieczyszczenia mogą skutkować zwarciem i eksplozją.
Przypadki wybuchów ogniw LiFePO4
Mimo że są to sytuacje wyjątkowe, w internecie pojawiają się raporty i nagrania dokumentujące wybuchające ogniwa LiFePO4. W większości przypadków winne okazują się:
brak zabezpieczeń,
samodzielne, amatorskie montowanie pakietów ogniw bez BMS,
używanie tanich, niesprawdzonych ogniw niewiadomego pochodzenia,
ładowanie przy pomocy nieodpowiednich ładowarek (np. zbyt wysokie napięcie lub brak kontroli prądu).
Jak uniknąć eksplozji ogniwa LiFePO4
1. Używaj ogniw renomowanych producentów
Zaufane marki takie jak EVE, CATL, Lishen czy CALB oferują ogniwa z certyfikatami bezpieczeństwa i ścisłą kontrolą jakości.
2. Zawsze stosuj system BMS
Nowoczesny BMS z balanserem napięcia oraz zabezpieczeniami termicznymi jest absolutną podstawą każdej instalacji bateryjnej.
3. Utrzymuj właściwe parametry ładowania i rozładowania
Dla ogniwa LiFePO4 bezpieczne napięcie to 2.5–3.65V. Prąd ładowania nie powinien przekraczać 0.5–1C (czyli np. dla ogniwa 100Ah – maks. 100A).
4. Montaż wykonuj zgodnie z normami
Ogniwa powinny być zamontowane w sposób uniemożliwiający ich przemieszczanie, z odpowiednią wentylacją i zabezpieczeniem przed zwarciem.
5. Regularna inspekcja i konserwacja
System bateryjny powinien być okresowo sprawdzany pod kątem uszkodzeń mechanicznych, spuchnięć obudowy, zmian napięcia i temperatury.
Normy i certyfikaty bezpieczeństwa
Przy zakupie ogniw lub gotowych pakietów warto upewnić się, że posiadają one następujące certyfikaty:
CE – zgodność z normami Unii Europejskiej,
UN38.3 – certyfikat bezpieczeństwa transportu baterii litowych,
IEC 62133 – normy dotyczące bezpieczeństwa baterii stosowanych w urządzeniach przenośnych.
Podsumowanie
Wybuchające ogniwa LiFePO4 to rzadkość, ale możliwa konsekwencja ignorowania podstawowych zasad bezpieczeństwa. Wysoka trwałość i bezpieczeństwo tych ogniw może zostać zaprzepaszczona przez błędne użytkowanie, brak kontroli parametrów i stosowanie tanich zamienników. Dlatego zawsze warto inwestować w sprawdzone komponenty i stosować dobre praktyki montażu i użytkowania.
