Lese ich mir das mit den bunten Buchstaben nochmal durch oder lass ich es lieber?
Ein thermal runaway bezeichnet erst mal nur einen Zustand der selbstständiges Zersetzen des organischen Elektrolyten bedeutet. Bein NMC Zellen wird neben Fluor-Wasserstoff (der mit Wasser oder Luftfeuchte zu Flussäure reagiert) auch Sauerstoff freigesetzt. Gleichzeitig zerfällt durch die Temperatur das in die Carbonmatrix des Elektrodenpulvers eingelagert Lithium((Salz) und scheidet metallisches Lithium.
Bei dem Zerfallsprozess entsteht zusätzliche Wärme die irgendwann zur Entzündung des Lithium führt.
Bei LFP findet beim Zerfall des Elektrolyten keine Abscheidung von metallischen Lithium. Das einzig brennbare ist der organische Elektrolyt der ab einer bestimmten Tempeatur verdampft und durch das Überdruckventil abpfeift. Der LFP Akku bringenden der Regel keine Zündquelle mit so dass der Dampf sich nur an externen heißen Bauteilen entzünden kann. Z.b. ein BMS dass im Gehäuse der Akkus montiert ist.
Das in den Akkus enthaltene Graphit und Black Carbon lässt sich nur sehr schwer entzünden, bei LFP gar nicht (Zündtemperatur wird nicht erreicht plus fehlender Sauerstoff), beim NMC nur unter bestimmten Umständen.
Außerdem ist der Dampf von LFP Akkus aufgrund des hohen CO2 Anteil der den Luftsauerstoff verdrängt nur schwer entzündbar und es ist noch schwerer eine „Explosion“ herbei zu führen. Das wird bestenfalls eine Verpuffung.Der Dampf eines LFP Akkus ist nicht übermäßig toxisch, einatmen ist trotzdem keine gute Idee.
um den Dampf eines einzelnen durchgehenden Akkus schnell genug nach draußen zu ventilieren braucht es schon einen ziemlich kräftigen Lüfter.
Besser ist es dieses Ereignis zuverlässig zu verhindern. Eine „Software“ die eine solch sicherheitshalber relevante Funktion muss entsprechend designed, geschrieben und auch dagegen getestet werden. Auch für die Hardware auf der eine sicherheitsrelevante SW läuft muss eigens dafür designed sein.
In wie weit diese Bedingungen wirklich erfüllt sind muss sich jeder selbst überlegen und verantworten.
Sicherer ist es eine „dumme“ Sicherheitselektronik zu bauen die bei überschreiten der Grenztemperatur lange vor dem Thermal Runaway den Stromfluss hart abschaltet - einfach fail-Safe.
jetzt kann man sich noch überlegen warum ein Akku überhitzt. Lade-/Entladestrom? Überladung? Dendriten? Externe Wärmezufuhr (Übergangswiderstand an den Zellanschüssen)
leider lässt sich die Temperatur in einem gängigen Akku nicht direkt messen.
Bei besseren LiPo Pouch Bag Akkus ist ein temperaturfühler im Akku verbaut der mit der Internen Akku BMS verdrahtet ist. Originale IPhone Akkus haben zusätzlich noch einen PPTC verbaut der bei einer bestimmten Temperatur den Strom unterbricht solange der Akku zu warm ist.
Und bleibt nur die Temperatur von außen zu messen.
Im Idealfall an den Batteriepolen und auch zwischen den Zellen.
Die BMS‘e die ich kenne messen nur an 2 oder 3 Stellen, die Victron MPPT’s und WR‘s liefern zwar zwei Temperatursensoren mit die an den ersten und letzten Batteriepol abgeklemmt werden können.
Traut der Mimik nicht muss man halt selbst eine Schaltung mit Mehl als 32 Eingängen für temperaturfühler hat. Aber nix mit multiplexer und A/D Wandler - sondern eine hardcore analogschaltung die einen Hochstrom- Schütz ansteuert der den Akku einfach abtrennt.
Da kann sich kein Controller verstolpern oder eine SW aussteigen.
Just my 2 cents….
Arc
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Und das arme BMS soll's dann richten, über dessen Zuverlässigkeit wird dann diskutiert.
Und sorry, nein, das ist nicht als Spaßbeitrag gedacht, sondern als Denkanstoß.
PS,,: Regulus, kannst du das als Startpost über Anlagenzugelässigkeit als howto in die FAQ hinkopieren?
Nochmal meine Frage ob es sinnvoll wäre einfach einen kleinen Lüfter dauerhaft Luft aus dem Raum mit dem Akku absaugen zu lassen um sicher zu stellen, dass sich keine explosiven dämpfe anreichern.
Ich selbst verwende das BMS von REC und glaube das das auf jeden Fall eine gute Investition war.
Keine Kommentare oder Ergänzungen zu dem Beitrag von Arc?????
dss lesen und verstehen längerer Texte ist nicht jedermanns Sache ?
@Arc Na dann, will ich als kleiner dummer Laie mal. Allerdings habe auch ich 3 mal gelesen, was allerdings vorallem an dem fehlen des Wortes Wasserstoff liegt.
Den ja offensichtlich alle für die Explosion verantwortlich machen.
Magst du das näher ausführen?
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Warum Arc das Ausgasen verharmlost verstehe ich jetzt gerade nach dem Explosionsereignis auch nicht.
Man kann / sollte Vorsorge treffen für 2 Fälle:
1- Überladen einer Zelle oder weiteres Laden bei zu hoher Temperatur um thermisches Durchgehen zu vermeiden
2- Wenn aus unerfindlichen Gründen es trotzdem zum thermisches Durchgehen kommt, muss man sehen wie man mit den Gasen umgeht.
Arc schlägt für (1) ja die Einführung einer zweiten redundanten Temperatur- und Zellspannungsüberwachung vor, die im Fall des Falls hart abschaltet. Das redundante Monitoring find ich gut, aber das mit einfachster alter Analogtechnik zu machen, davon halte ich nix, dafür gibt es ja fertige ICs die in BMSen auch verbaut sind. Wie man dann am besten abschaltet keine Ahnung. Denke da an Abschalten des Multiplus AC seitig oder Zusatz-DC-Schütz in die Batteriezuleitung.
Sollte es jemand Interessieren:
Akutell gibt es ja keine Garantie das die Dinger machen was Sie sollen, also bekommen die bei mir nun ein eigenes Gebäude das 10m vom Haus entfert ist. Dies war eine 3x5M Garage die nun sogar komplett isoliert wird.
Danach sind dort 57,6 kWh in Metalkisten eingebaut. BMS ist ein Batrirum, ich bin mal gespannt ob eine Zelle dann die kommenden Jahre wirklich blödsinn macht. Wenn ja schreibe ich es hier, da hier Sicher keine Feuer kommen braucht.
@ rasti Ich kann Arc seine Gedanken bezüglich analoger, langjährig bewerter, völlig von SW getrennter Trenntechnik total nachvollziehen.
Und dann noch von anderen Parametern, nämlich Temperatur und nicht Spannungsabhängig.
Interessanten Artikel beim KIT (Karlsruhe) gefunden:
Investigating the critical characteristics of thermal
runaway process for LiFePO4/graphite batteries by
a ceased segmented method
https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000141376/136886802
Der geneigte Leser möge seine Aufmerksamkeit auf Abbildung 7 und 8, sowie den begleitenden Text, lenken.
@sarowe1972 danke fürs aufmerksame lesen.
Die Sache mit dem Wasserstoff ist noch ganz klar. Es gibt Studien die zeigen dass mit zunehmender zyklenzahl NMC Batterien Wasserstoff und die Graphitelektrode einlagern und der durch eine exothere Reaktion mit dem abgespaltenen Sauerstoff den thermal runaway antreibtDas allerdings auch nur bei bestimmten elektrodenpulverkompositionen / Elektrolyten.
das muss aber nicht so sein das NMC Akkus auch einfach durch überladung oder Überhitzung durchgehe können. Soweit ich mich erinnere hat der Cobaltanteil, der für eine hohe spezifische Leistungsdichte benötigt wird einen kritischeren Anteil als der Wasserstoff.
In einem NMC Akku kann so allerlei brennen. Freies Lithium, H2, das Ethylencarbonat als Lösungsmittel im Elektrolyt….
wie gesagt, Studien gibt es viele - die einen sagen so die anderen so.
Bei LFP Akkus gibt es diese H2 Problematik so nicht. Da ist lediglich das verdampfte Lösungsmittel im Elektrolyt der brennbare Bad guy
hier muss ich mich korrigieren: Doch - es entsteht Wasserstoff der brennbar ist - er trägt lediglich nicht dem dem runaway bei!
@arc
Naja ich weiß schlicht nicht was ich dazu sagen soll.
Der Technikraum ist also nicht explodiert, es war nur eine kleine Verpuffung. Na das beruhigt mich und bestimmt auch den Geschädigten natürlich ungemein.
Ne die Leier über die Sicherheit und was alles eigentlich nicht passieren kann... haben wir wirklich oft genug gehört und es war auch der Grund warum ich mir solche Akkupacks gebaut habe.
Nun ist es eben doch passiert. Das als Verkettung von Zufällen zu sehen, ist mir zu einfach.
Weiter das mit den Temp Senoren naja... was sollen die denn messen? die Lufttemperatur im Akkupack? Ankleben?
Um mit einem Temperatursensor den Runaway vorherzusagen, muss er in den Zellen verbaut werden oder mindestens mit verpresst werden.
Mache ich das nicht ist der Wert ziemlich sinnlos. Auch an den Polen. Ich kann eventuell ein dT Grenzwert definieren und auf schnelle Temperaturanstiege anspringen um dann zu trennen wenn der Anstieg zu schnell passiert. Aber ob das hilft, bin ich zu wenig im Thema drin.
Das Venting Gas von LFP enthält schon auch H2, falls du das verneinen wolltest.
Siehe Link oben (Beunruhigende Nachrichten, explodierende Stromspeicher!!! - Allgemeine Diskussion - #232 von baxter - DIY Akkus - Komponenten, Aufbau, Methoden, Problem - Akkudoktor Forum) als auch hier:
Was aus diesem Versuch, da er in einer inert Atmosphere (N2), durchgeführt wurde nicht direkt ableitbar ist, wie die Durchmischung im Raum erfolgt.
Auch die FAA hat sich 2016 schon mit diesem Thema beschäftigt: https://www.researchgate.net/publication/349867878_Lithium_Battery_Thermal_Runaway_Vent_Gas_Analysis
Ich sage NICHT das H2 im vorliegenden Fall ursächlich war (dafür ist mir die Faktenlage zu dünn), aber dass eine LFP Zelle im TR auch H2 produziert.
Was für mich aus dem Artikel beim KIT interessant war, dass noch bevor TR erreicht wird und noch bevor die Zelle abbläst die CO Konzentration steigt.
Denke das Thema hatten wir schon mal kurz, ob hier eine Kombination aus CO Melder und Temperatur ein geeigneter Indikator ist. Die Zellspannung scheint es nicht zu sein.
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So jetzt kommen wir doch langsam zum Eingemachten. Arc nicht persönlich nehmen, ich kenne dich nicht, nur deine Signatur. Du scheinst dir sehr sicher zu sein und wiedersprichst gerade so einigen, nebst den von Basti erwähnten Brandgutachter, obwohl......? ,wurde da Wasserstoff erwähnt.
Sollten deine Aussagen fundiert sein, wäre das in Verbindung mit der Aussage, das die Ausgasungen nicht "extrem toxisch " sind, für mich ein Gamechanger. Es war nicht meine Aussage,aber jemand schrieb hier, "mit einer gewissen Brandlast kann ich umgehen aber mit H2 Explosion nicht". Das ist eine Aussage mit der ich Leben könnte. Wobei ich sicherlich nochmal meine "Abschalttechnik überprüfen werde"
Hier gehen ja einige davon aus, dass die größte Gefahr eine Fehlfunktion oder Versagen des BMS und/oder Balancer sind. Also z.B. wenn das BMS oder Balancer eine Spannung falsch misst und deswegen eine Zelle überladen wird. Da macht die redundante Messung von Temperatur und Spannung an den einzelnen Zellen dann schon Sinn, um unabhängig von allem anderen abschalten zu können. Viele BMSe messen auch nicht alle einzelnen Zelltemperaturen sondern nur an ein paar Stellen, Seplos zum Beispiel hat nur 4 Temp.Sensoren für die 16 Zellen. Da könnten ein paar mehr Detailinfos/Einzeltemperaturen vielleicht hilfreich sein.
H2 ist bei der Ausgasung der Zelle dabei, das können wir uns schon mal ins Merkheft schreiben (siehe Links oben und Korrektur von ARC).
Was nicht geklärt ist, ob das H2 in Verbindung mit den anderen Gasen (insbesondere CO2) eine ex Atmosphäre erzeugen kann. Dazu wären verlässliche Versuchsdaten interessant.
Wenn ich mir meine Temperaturschwankungen im Akkugehäuse betrachte irgendwo zwischen 5-10°C , übrigens 16 s 280 Ah EVE und dem kompakten Raum, da sollte es schon signifikant messbar sein, wenn eine Zelle "heiß " wird
Ja meine Äußerungen und Arg seine Korrektur haben sich überschritten