Что вызывает короткое замыкание ячеек?

Причины дефектов

Производители не могут объяснить, почему в некоторых элементах наблюдается высокая электрическая утечка или они недолго остаются новыми. Причиной могут быть посторонние частицы, которые загрязняют элементы во время изготовления, или шероховатые участки на пластинах, повреждающие деликатный сепаратор. Чистые помещения, контроль качества на уровне сырья и минимальное вмешательство человека снизили «уровень смертности» элементов.

Попытки восстановления

Были попытки применить кратковременные импульсы высокого тока для устранения короткого замыкания в NiCd или NiMH элементах, но это дало лишь частичный успех. Хотя короткое замыкание может временно исчезнуть, повреждение в сепараторе остается. Элемент может восстановить заряд и достичь правильного напряжения, но высокий саморазряд быстро разрядит аккумулятор, и замыкание возникнет снова.

Замена элементов

Не рекомендуется заменять закороченный элемент в старом аккумуляторном блоке, поскольку новые элементы всегда будут прочнее других. Рассмотрим библейский стих: «Никто не пришивает заплаты из небеленой ткани к ветхой одежде, ибо вновь пришитое отдерет от старого, и дыра будет еще хуже» (Марка 2:21). Замена неисправных элементов часто приводит к выходу из строя аккумулятора в течение 6 месяцев. Лучше всего не нарушать работу элементов, а позволить им естественным образом стареть как единое целое. Исключением является замена дефектного элемента для спасения хорошо функционирующего аккумуляторного блока.

Литий-ионные риски

Литий-ионные элементы со смешанным кобальтом реже имеют утечки и короткие замыкания, чем никелевые и свинцовые аккумуляторы, но они могут случаться, особенно с литий-фосфатными. По неизвестным причинам элемент на положительном конце цепи, скорее всего, первым закоротит. Возможно, он получает наибольшую нагрузку, в то время как средние элементы имеют определенную защиту благодаря буферизации.

Защита от глубокой разрядки

Защита АКБ от воздействия глубокой разрядки и продление срока его эксплуатации

Smart BatteryProtect 12/24V 65A Victron Energy

Автоматически отключает нагрузку, когда напряжение на аккумуляторе падает ниже критического уровня, что защищает АКБ от глубокой разрядки. Предусмотрена поддержка Bluetooth.

Купить

Smart BatteryProtect 12/24V 220A Victron Energy

Умный контроллер нагрузки, который поддерживает интеграцию с VE.Bus BMS, режим работы с литиевыми аккумуляторами, а также имеет низкое энергопотребление и защиту от перенапряжения.

Купить

BatteryProtect 12/24V 100A Victron Energy

Защищает как AGM / GEL, так и LiFePO₄ аккумуляторы от глубокой разрядки, которая может значительно сократить срок службы или полностью вывести АКБ из строя.

Купить

Посмотреть больше

Примеры и инциденты

Обязательная схема защиты для литий-ионных аккумуляторов может защитить элемент только от перенапряжения, чрезмерной нагрузки и обратной полярности. Электрическое короткое замыкание, вызванное внутренним повреждением элемента, находится вне защиты защитного контура. Большинство поломок элементов происходят, когда аккумулятор поврежден в результате ударов и вибрации, перезаряжен или перегрет. Зарядка при минусовых температурах также может повредить литий-ионный аккумулятор без каких-либо признаков стресса для пользователя. Отзыв Sony в 2006 году, когда микроскопические металлические частицы контактировали с другими деталями, и Boeing 787 Dreamliner, который потребовал переработки системы аккумуляторов, являются примерами того, когда внутреннее короткое замыкание не удалось предотвратить с помощью схемы защиты. Это были сертифицированные литий-ионные аккумуляторы, в которых возникло короткое замыкание во время эксплуатации.

Прочность и плотность энергии

Чтобы уменьшить риск короткого замыкания, литий-ионные элементы для электрических силовых агрегатов и требовательных промышленных применений используют мощный сепаратор. Эти аккумуляторы больше тех, что используются в потребительских товарах, а также имеют более низкую удельную энергию. Утверждение, что литий-ионные имеют вдвое большую плотность энергии, чем никель-металлгидридные, может быть неточным. Долговечные литий-ионные элементы могут иметь удельную энергию до 60 Вт·ч/кг, что схоже с никель-кадмиевыми, тогда как некоторые потребительские литий-ионные элементы могут иметь удельную энергию до 250 Вт·ч/кг.