Технологии пожаробезопасности в LFP АКБ
В нашей статье мы разберем понятие Литий‑ионные аккумуляторы (Li‑ion АКБ), в чем существуют отличия, почему продавцы говорят о пожаробезопасности таких Li-ion АКБ и мы видим в информационных источниках как горят электромобили, самокаты, складская техника и т.д.
Литий ионные аккумуляторы (Li-ion АКБ) различаются по типу материалов катода, анода и электролита — это определяет их свойства и сферы применения. Разберем основные виды.
Основные типы по химическому составу:
1. Литий‑кобальтовые (LCO, LiCoO₂, ICR)
2. Литий‑никель‑марганец‑кобальт‑оксидные (NMC, LiNiMnCoO₂)
3. Литий‑никель‑кобальт‑алюминий‑оксидные (NCA, LiNiCoAlO₂)
4. Литий‑марганцевые (LMO, LiMn₂O₄, IMR/INR)
5. Литий‑железо‑фосфатные (LFP, LiFePO₄, IFR)
6. Литий‑титанат-оксидные (LTO, Li₄Ti₅O₁₂)
7. Литий‑полимерные (Li‑Pol, Li‑Polymer)
Компания ООО Эдванст Энерджи применяет в производстве элементы Литий-железо-фосфатные (LFP, LiFePO₄).
Литий-железо-фосфатные (LFP, LiFePO₄) аккумуляторы отличаются повышенной пожаробезопасностью благодаря сочетанию химических свойств материалов и технологических решений. Основные технологии и меры, обеспечивающие безопасность LFP-аккумуляторов:
1. Химическая стабильность катода. Катод LFP-аккумуляторов изготовлен из литий-железо-фосфата (LiFePO₄), который имеет прочную кристаллическую решётку. Связи фосфор-кислород (P-O) устойчивы даже при сильном нагреве или повреждении, что предотвращает хаотичное разрушение структуры. В отличие от других литий-ионных аккумуляторов, катод LiFePO₄ не выделяет свободный кислород при нагреве или нарушении целостности. Отсутствие кислорода исключает топливо для интенсивного горения.
2. Низкая окислительная способность материала катода. FePO₄ химически менее активен, чем оксиды кобальта или никеля, используемые в обычных Li-ion аккумуляторах. Это снижает вероятность экзотермических реакций.
3. Стабильность электролита. Хотя электролит в LFP-аккумуляторах может быть схожим с другими литий-ионными батареями, отсутствие кислородного «топлива» от катода предотвращает лавинообразную реакцию при перегреве или повреждении.
4. Система управления батареей (Battery Management Systems - BMS), комплект силовых кабелей и слаботочных BMS). BMS постоянно контролирует напряжение каждой ячейки, температуру, ток и сопротивление. Система защищает аккумулятор от:
- перезаряда (перенапряжения);
- чрезмерного разряда (очень низкого напряжения);
- перегрузки по току;
- короткого замыкания (автоматическое отключение);
- перегрева (при превышении заданных температур).
Кроме того, BMS выполняет балансировку ячеек, чтобы равномерно распределять заряд между ними, что предотвращает дисбаланс и перегрузку отдельных элементов.
Отметим наши надежные собственные разработки системы управления батареи (Battery Management Systems – BMS) ООО Эдванст Энерджи. В компании существуют несколько видов систем Активная, Пассивная и для высоковольтных решений.
5. Клапан сброса давления. В ячейках предусмотрен клапан, через который удаляется газ в случае внутреннего короткого замыкания или перезаряда. Это предотвращает разрушение корпуса и снижает риск возгорания.
6. Сепаратор. Пористый листовой полиэтилен между катодом и анодом предотвращает прямой контакт электродов, что исключает необратимую химическую реакцию при коротком замыкании или прорастании дендритов из металлического лития.
7. Негорючие материалы. В конструкции LFP-аккумуляторов используются негорючие провода (например, соответствующие ГОСТ).
8. Защита от искрения и электрической дуги. Батареи оснащаются системами, предотвращающими искрение и возникновение электрической дуги при подключении разъёмов.
9. Защита корпуса. Корпус аккумулятора защищает от грязи, пыли и влаги (например, в соответствии с ГОСТ 14254-2015).
10. Системы пожаротушения. В некоторых случаях применяются внешние системы пожаротушения, которые активируются при достижении определённой температуры (например, 120°C).
Компания ООО Эдванст Энерджи предлагает дополнительную опцию по оснащению батарей композитом, пластины содержащие огнетушащий агент в виде микрокапсул. Размер микрокапсулы 50-500 um, оболочка – полимерный материал Резоцин-Глиоксаль, состав ФК-5-1-12, фреоны, вода и т.д.
Совместно с Академией ГПС МЧС России в 2025 году нашей компанией проведены экспериментальные исследования, где произвели намеренные действия возгорания оборудования, тем самым исследовали:
- реакция ячеек на увеличенных температурных режимах (произведен тепловой разгон)
- защиты аккумуляторных батарей с использованием средств пассивной защиты от пожара для подтверждения их эффективности.
- эффективность применения огнетушителей класса Д3
Видео доступно:
Дополнительные меры безопасности:
- ограничение тока заряда и разряда;
- контроль температуры окружающей среды (запрет на эксплуатацию вне допустимого диапазона);
- запрет на параллельное соединение аккумуляторов разных производителей, номиналов, а также новых и ранее эксплуатировавшихся;
- использование специальных инструментов и соблюдение мер предосторожности при обслуживании (отключение питания, использование диэлектрического инструмента).
Несмотря на высокую пожаробезопасность, LFP-аккумуляторы не являются абсолютно неуязвимыми. В экстремальных условиях (например, при сильном механическом повреждении или длительном перегреве) корпус и изоляторы могут загореться, но сама химия LiFePO₄ не поддерживает горение и не приводит к взрыву в отличие от других Li-ion АКБ с применением другого химического состава.
Мы надеемся, что наша статья была полезна и помогла разобраться в разновидности Литий ионных аккумуляторов (Li-ion АКБ). Компания ООО Эдванст Энерджи является российским производителем с использование 75% собственного сырья, остальная часть соответствует всем стандартам ГОСТ и подбирается высококвалифицированными специалистами с проверкой собственного многоуровневого отдела качества. Что позволяет нам производить безопасные и технологические изделия для качественного и безопасного применения для Вашего бизнеса!
