Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Eliminacja zagrożenia pożarowego systemów magazynowania energii z akumulatorami litowymi

Świątek Jacek

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2023

|

R. 91, nr 4

20--25

PL

Zasobniki z akumulatorami litowo-jonowymi są powszechnie stosowane, stają się nieodłącznym elementem otaczającego nas świata. Są to systemy o dużej gęstości energii, szybko ładowalne, ale z drugiej strony niestabilne chemiczne, z koniecznością ciągłego nadzoru elektroniką pomiarową BMS. Praca baterii poza zakresem termicznym i napięciowym spowoduje utratę kontroli nad systemem. W przypadku gdy zawiodą zabezpieczenia BMS, to akumulatory mogą wejść w proces rozbiegu termicznego. To zwykle kończy się gwałtownym wzrostem temperatury i wewnętrznego ciśnienia, co spowoduje zwarcie i zapłon. Pożar baterii litowych jest bardzo trudny do zwalczania, ponieważ wewnątrz ogniwa wytwarza się tlen i palne węglowodory jako efekt dekompozycji elementów. Pożar jest samoczynnie podtrzymywany, dlatego tą część baterii powinniśmy wyizolować do całkowitego wypalenia i nie dopuścić propagacji ognia w otoczeniu. Trzeba zrobić wszystko, aby do takiej sytuacji nie dopuścić, a jeżeli to się stanie, to zastosować przemyślaną, skuteczną strategię gaszenia. W artykule omówiono podstawowe typy akumulatorów jonowych, wyjaśniono, dlaczego są one niestabilnie chemiczne i jakie stosujemy zabezpieczenia. Wyjaśniono zjawisko rozbiegu termicznego i jak dochodzi do wewnętrznego zapłonu. Na zakończenie pokazano skuteczność środków gaśniczych i jakie powinny być stosowane strategie gaszenia.

EN

Lithium-ion battery packs are widely used and become an integral part of the around us world. These are systems with high energy density, fast charging, but on the other hand chemically unstable, with the need for constant supervision with BMS measuring electronics. Operation of the battery outside the thermal and voltage range, may loss of control over the system. In the event that the BMS protection fails, the batteries may enter to the thermal run-away process. This usually results in a rapid increase in temperature and internal pressure and next do internal short circuit and fire. The fire of lithium batteries is very difficult to fight because oxygen and combustible hydrocarbons are produced inside the cell, as a result of the decomposition of its elements. The fire is self-sustained, this part of the battery should be isolated until it burns out completely and the fire should not propagate in the surroundings. Therefore, it is necessary to do everything to prevent such situation, and if it does occur, to apply effective extinguishing strategy. The article shown the basic types of lithium-ion batteries, explains why they are chemically unstable and what protections should be used. Next was explained thermal run-away process and how start internal ignition. Finally are shown the effective- ness of extinguishing agents and extinguishing strategies which should be taken.

2

Eliminacja zagrożenia pożarowego systemów z akumulatorami litowymi

Świątek Jacek

Elektro Info

|

2023

|

nr 4

20--26

PL

Zasobniki z akumulatorami litowymi są coraz powszechnej stosowane, stają się powszechnym elementem otaczającego nas świata. Są to systemy o dużej gęstości energii, szybko ładowalne, ale z drugiej strony niestabilne chemiczne, z koniecznością ciągłego nadzoru elektroniką pomiarową BMS. W przypadku utraty kontroli nad baterią litową, wejście poza zakres dopuszczalnej pracy warunków termicznych i czy też napięciowych może spowodować rozbieg termiczny baterii litowej. To zjawisko zwykle kończy się zwarciem wewnętrznym, gwałtownym wzrostem wewnętrznego ciśnienia i zapłonem. Pożar baterii litowych jest bardzo trudny do zwalczania ponieważ wewnątrz ogniwa powstaje z dekompozycji elementów tlen i palne węglowodory i pożar jest samoczynnie podtrzymywany. Z tego powodu ważne jest przemyślenie zabezpieczeń i jaką strategię eliminacji zagrożenia powinniśmy wybrać.

EN

Battery storages with lithium batteries are becoming more and more common, they are becoming a standard element of the around world. These are systems with high energy density, fast charging, but on the other hand these are chemically unstable, with the need for constant supervision with BMS measuring electronics. In the event of loss of control over the lithium battery, going beyond the permissible operating range of thermal and/or voltage conditions may cause thermal run-away of the lithium battery. This phenomenon usually have final results in an internal short circuit, a rapid increase in internal pressure and ignition. The fire of lithium batteries is very difficult to eliminate because inside the cell, oxygen and combustible hydrocarbons are formed from the decomposition of elements and there are given a fuel to self-sustained fire. For this reason, it is important to think what kind of security We should choose and what kind of the strategy We should take to eliminate this threat.

3

Przydatność aktywnego balansowania baterii litowych w układach zasilania wybranych maszyn górniczych

Kurpiel Wojciech, Habrych Marcin, Miedziński Bogdan

Elektro Info

|

2022

|

nr 10

40--45

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań przydatności aktywnego systemu BMS korzystającego z metody „bateria-do-ogniwa” do sterowania i kontroli pracy akumulatora składającego się z ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych (LiFePO4), zasilającego wybrany podwieszany pojazd górniczy. Układ ten został specjalnie opracowany przez autorów i jest przeznaczony do zastosowania w wybranym ciągniku akumulatorowym typu PCA-1. Główny nacisk położono na nagrzewanie się baterii podczas pracy oraz spadek wartości napięcia (mocy) w czasie eksploatacji. Przydatność opracowanego aktywnego systemu BMS porównano zarówno z aktywnym systemem BMS, ale korzystającym z metody „ogniwo-do-baterii”, jak i z pasywnym układem BMS. Szczególną uwagę zwrócono na przydatność efektu balansowania podczas symulowanego nierównomiernego rozładowywania się losowo wybranych ogniw akumulatora zarówno o pojemności 10Ah jak i 120Ah praktycznie używanego w wybranym pojeździe górniczym. Na podstawie uzyskanych wyników badań sformułowano odpowiednie wnioski i zalecenia praktyczne.

EN

The article presents the results of research on the usefulness of active BMS system using the method of “battery-to-cells” to control and monitor operation of lithium-iron phosphate (LiFePO4) battery for powering selected suspended mining vehicle. This system was specially developed by the authors and is intended for use for selected battery supplied vehicle type PCA-1. The main emphasis was paid on battery life and voltage (power) fading during operation. Usefulness of the developed active BMS system was compared both with an active BMS system, but using the cell-to-battery method as well as the passive one. Particular attention was paid to the feasibility of the balancing effect during the simulated unevenly discharged randomly selected battery cells, both with capacity 10 Ah and 120 Ah practically used in the selected mining vehicle. Based on the obtained results of the research, appropriate conclusions and practical recommendations were formulated.

4

Analiza emisji gazów cieplarnianych podczas cyklu życia pojazdu elektrycznego i spalinowego

Żurek-Mortka Marta, Brzozowska Julia

Elektro Info

|

2022

|

nr 5

80--87

PL

Zmiany klimatyczne stają się najważniejszym wyzwaniem naszych czasów. Na ogólny poziom degradacji środowiska duży wpływ ma przemysł samochodowy, który jest głównym emitentem ekwiwalentów dwutlenku węgla (CO2). Kluczową zmianą będzie zrewolucjonizowanie floty pojazdów, która obecnie jeździ po drogach, poprzez wprowadzenie floty na paliwa alternatywne. Ograniczenie globalnego ocieplenia do wartości poniżej 2°C oraz dążenie do utrzymania go na poziomie 1,5°C, wynikające z paryskiego porozumienia klimatycznego, jest koniecznością i nakłada dużą odpowiedzialność na branże emitujące największą ilość gazów cieplarnianych. Artykuł przedstawia analizę emisji CO2 w całym cyklu życia pojazdów – zarówno spalinowych, jak i elektrycznych. Dokonano również analizy emisyjności podczas fazy produkcyjnej pojazdów, w tym zwrócono uwagę na aspekt dekarbonizacji materiałów stosowanych do produkcji w łańcuchu dostaw. Niemniej ważne są uregulowania prawne, związane głównie z oznaczeniem śladu węglowego akumulatorów litowych stosowanych w pojazdach elektrycznych.

EN

Climate change is becoming the most important challenge of our time. The overall level of environmental degradation is strongly influenced by the car industry, which is a major emitter of carbon dioxide equivalents (CO2). The key change will be to revolutionize the vehicle fleet that currently runs on the road by introducing the fleet supplied from alternative fuels. Limiting global warming to below 2°C and aiming to keep it at 1.5°C, under the Paris Climate Agreement, is an irreversible necessity and places a lot of responsibility on the industries emitting the most greenhouse gases. This article presents an analysis of CO2 emissions throughout the life cycle of vehicles, both combustion and electric. An analysis of the emissivity during the vehicle production phase was also carried out, including the aspect of decarbonising the supply chain of materials used for production. Equally important are the legal regulations, which are mainly related to the determination of the carbon footprint of lithium batteries used in electric vehicles.

5

Innowacyjny podwieszony ciągnik akumulatorowy CA-190 zasilany z akumulatora litowego typu VOLTER

Budniok Tomasz, Konsek Rafał, Krakowczyk Bernard, Tor Andrzej, Zasadni Wojciech, Żyrek Leszek

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2021

|

R. 59, nr 2

69--74

PL

W artykule scharakteryzowano ciągnik akumulatorowy CA-190 zasilany z akumulatora litowego typu VOLTER, który jest przeznaczony do transportu podwieszonego elementów maszyn, materiałów oraz przewozu ludzi. Ciągnik akumulatorowy CA-190 z akumulatorem litowym typu VOLTER jest innowacyjną konstrukcją wpisującą się w aktualne tendencje rozwojowe transportu w światowym górnictwie. Własne źródło zasilania eliminuje stosowanie przewodów zasilania elektrycznego bądź hydraulicznego, które ograniczały zasięg stosowania ciągnika. Nowatorskim rozwiązaniem jest sposób ładowania akumulatora w czasie postoju, bezpośrednio z kopalnianej sieci elektroenergetycznej o napięciu trójfazowym 500 V i 1000 V. Stosowanie akumulatorów jako źródła energii ogranicza negatywny wpływ na środowisko kopalniane z uwagi na brak emisji spalin oraz znaczne zmniejszenie generowanego hałasu i ciepła. Wdrożenie ciągników CA-190 przyczynia się do zwiększenia efektywności wykonywanych prac oraz wpływa na poprawę bezpieczeństwa pracy załóg górniczych i ergonomii pracy.

EN

The article describes the CA-190 battery locomotive powered by a VOLTER lithium battery, intended for the suspended transport of machine parts, materials and people. The CA-190 battery locomotive with a VOLTER lithium battery is an innovative construction tailored to the current development trends in transport in the global mining industry. Having its own power source eliminates the use of electrical power cables or hydraulic hoses which typically limit the use of locomotives. The method of charging the battery directly from the mine’s power grid with a three-phase voltage of 500 V, 1000 V during standstill is an innovative solution. The use of batteries as a source of energy reduces the negative impact on the mine environment due to the elimination of exhaust emissions and significant reduction of noise and heat. The implementation of CA-190 locomotives results in increased efficiency of works and improves the safety of personnel and work ergonomics.

6

An innovative CA-190 monorail battery locomotive powered by a VOLTER lithium battery

Budniok Tomasz, Konsek Rafał, Krakowczyk Bernard, Tor Andrzej, Zasadni Wojciech, Żyrek Leszek

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2021

|

R. 59, nr 2

63--68

EN

The article describes the CA-190 battery locomotive powered by a VOLTER lithium battery, intended for the suspended transport of machine parts, materials and people. The CA-190 battery locomotive with a VOLTER lithium battery is an innovative construction tailored to the current development trends in transport in the global mining industry. Having its own power source eliminates the use of electrical power cables or hydraulic hoses which typically limit the use of locomotives. The method of charging the battery directly from the mine’s power grid with a three-phase voltage of 500 V, 1000 V during standstill is an innovative solution. The use of batteries as a source of energy reduces the negative impact on the mine environment due to the elimination of exhaust emissions and significant reduction of noise and heat. The implementation of CA-190 locomotives results in increased efficiency of works and improves the safety of personnel and work ergonomics.

PL

W artykule scharakteryzowano ciągnik akumulatorowy CA-190 zasilany z akumulatora litowego typu VOLTER, który jest przeznaczony do transportu podwieszonego elementów maszyn, materiałów oraz przewozu ludzi. Ciągnik akumulatorowy CA-190 z akumulatorem litowym typu VOLTER jest innowacyjną konstrukcją wpisującą się w aktualne tendencje rozwojowe transportu w światowym górnictwie. Własne źródło zasilania eliminuje stosowanie przewodów zasilania elektrycznego bądź hydraulicznego, które ograniczały zasięg stosowania ciągnika. Nowatorskim rozwiązaniem jest sposób ładowania akumulatora w czasie postoju, bezpośrednio z kopalnianej sieci elektroenergetycznej o napięciu trójfazowym 500 V i 1000 V. Stosowanie akumulatorów jako źródła energii ogranicza negatywny wpływ na środowisko kopalniane z uwagi na brak emisji spalin oraz znaczne zmniejszenie generowanego hałasu i ciepła. Wdrożenie ciągników CA-190 przyczynia się do zwiększenia efektywności wykonywanych prac oraz wpływa na poprawę bezpieczeństwa pracy załóg górniczych i ergonomii pracy.

7

Inteligentny hybrydowy magazyn energii z przekształtnikami energoelektronicznymi wykorzystującymi wysokonapięciowe, niskoindukcyjne moduły mocy SiC MOSFET

Kobos Witold, Sobieski Radosław

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2021

|

Nr 2 (126)

53--58

PL

W artykule przedstawiono koncepcje magazynu energii charakteryzujący się wielowymiarową funkcjonalnością. Oprócz wieloźródłowego, dwukierunkowego transferu energii elektrycznej poprzez przekształtniki o podwyższonej sprawności dzięki zastosowaniu technologii SiC magazyn może stanowić źródło zielonego wodoru. W pracy zaproponowano kryteria optymalizacji doboru pojemności energetycznej baterii Li-ion, pojemności bloku superkondensatorowego oraz mocy przyłączonych elektrowni fotowoltaicznej i wiatrowej, a także mocy ogniwa paliwowego w zależności od parametrów przyłączonej sieci odbiorów sieci średniego i niskiego napięcia.

EN

The article presents the concept of energy storage with multidimensional functionality. In addition to multi-source, bidirectional electricity transfer through converters with increased efficiency due to SiC technology, the storage can be a source of green hydrogen. The paper proposes criteria for optimizing the selection of the energy capacity of a Li-ion battery, the capacity of a supercapacitor unit and the power of the connected photovoltaic and wind power plants, as well as the power of the fuel cell depending on the parameters of the connected medium and low voltage grid.

8

Przegląd wybranych metod diagnozowania stanu akumulatorów litowo-jonowych

Żurek-Mortka Marta, Gospodarczyk Andrzej, Majcher Andrzej, Kozak Marcin

Elektro Info

|

2021

|

nr 6

34--38

PL

Obserwowany w ostatnich latach znaczący postęp technologii wytwarzania akumulatorów litowo-jonowych (LIB) doprowadził do tego, że coraz więcej urządzeń i maszyn wykorzystuje je jako główne źródło zasilania. Dzięki uzyskaniu wysokiej gęstości energii, napięcia wyjściowego o stosunkowo wysokiej wartości, długiego czasu życia, niskiego poziomu samorozładowania oraz szerokiego przedziału temperatury pracy LIB znajdują coraz bardziej rozległe zastosowania w urządzeniach przenośnych, stacjonarnych magazynach energii, pojazdach elektrycznych (EV). Zapewnianiu bezpieczeństwa i niezawodności działania LIB w tych zastosowaniach towarzyszy rozwój metod diagnozowania stanu akumulatorów. Przy ocenie jakości LIB powszechnie wykorzystuje się następujące parametry: stan naładowania (SOC) oraz stan żywotności (SOH). Parametry te umożliwiają oszacowanie pozostałego czasu użyteczności akumulatora.

EN

The significant advances in lithium-ion battery technology (LIB) observed in recent years have led to the fact that more and more devices and machines use them as the main source of power supply. Thanks to obtaining high energy density, high output voltage, long life, low level of self-discharge and wide operating temperature range, LIBs are increasingly used in portable devices, stationary energy storages, electric vehicles (EV). Ensuring the safety and reliability of LIB operation in these applications is accompanied by the development of methods for diagnosing the condition of batteries. The most frequently used parameters related to it are the state of charge (SOC) and the state of health (SOH), which allow to estimate the remaining life of the battery.

9

Optimization of Copper Removal by Photovoltaic Electrocoagulation from Aqueous Solution Using Response Surface Methodology Towards Sustainable Development

Thanh Hoa Nguyen, Nguyen Lien, Lan Phuong Dinh Thi

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 7

103--111

EN

This research aims at illustrating the optimal functions of removing copper ions in aqueous solution by means of the electrocoagulation process in which portable solar power generators are used as renewable energy. A solar photovoltaic cell (PV), producing approximately 48A current intensity for 4-7 h per day, was sufficient to charge the lithium batteries completely during the day. This system was connected directly to the electrocoagulation tank. The Box-Behnken design (BBD) was applied to evaluate three effects of process factors: current density, the dose of electrolyte (NaCl), and application time. The results showed that an optimal efficiency of 99.01% Cu removal plus an energy savings of 1.039 kWh/m3 were obtained at a current density of 4 A/m2, the dosage of NaCl (electrolyte) of 1.87 g/L, and electrolysis time of 10 min. The chemical components of the sludge produced under these optimized conditions were determined by means of EDX. It was illustrated that the copper ions were the main elements of sludge, and nonhazardous compounds were contained. The PV-lithium battery system is considered to be an efficient alternative energy source toward sustainable development.

10

Rynek akumulatorów i baterii małogabarytowych

Rogulski Z., Czerwiński A.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 5

709-712

PL

Zaprezentowano podstawowe informacje na temat składu najpopularniejszych małogabarytowych baterii i akumulatorów i ich możliwego wpływu na środowisko. Zachodzące zmiany światowego rynku akumulatorów i baterii wskazują na szybkie zastępowanie różnego rodzaju baterii i akumulatorów akumulatorami litowymi.

EN

Basic information on compn. of the most popular portable batteries and accumulators and their possible impact on the environment. A rapid replacement of portable batteries and accumulators of various types with Li batteries on the global battery market indicates was obsd.

11

Ciekłe elektrolity do ogniw litowych i litowo-jonowych

Świderska-Mocek A., Rudnicka E.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 4

433-437

PL

Przedstawiono ciekłe elektrolity stosowane w ogniwach litowych i litowo-jonowych. Omówiono rodzaje i właściwości soli litu, z uwzględnieniem zastosowania nowych soli, takich jak LiPF₃(C₂F₅)₃ (LiFAP), LiN(SO₂F)₂ (LiFSI) oraz bis(szczawiano)boran litu (LiBOB). Przedstawiono możliwość zastąpienia klasycznych rozpuszczalników organicznych (głównie liniowych i cyklicznych węglanów) cieczami jonowymi (IL) zapewniającymi niepalność i nielotność powstałych układów. Podkreślono rolę dodatków do elektrolitu, których obecność umożliwia tworzenie lub poprawę właściwości warstwy pasywacyjnej, co prowadzi do redukcji nieodwracalnej pojemności i wydłuża czas życia ogniw.

EN

A review, with 126 refs., of org. solvents, Li salts, ionic liqs. and additives used in Li and Li-ion batteries.

12

Wpływ obecności jonów miedzi w strukturze spinelu Li4Ti5O12 na jego właściwości elektrochemiczne

Olszewska D., Drobniak A., Zając W., Świerczek K., Molenda J.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

316--320

PL

Ogniwa litowe zostały opracowane w latach 70. XX wieku przez Whittinghama. Wtedy jako anodę stosowano lit metaliczny. Obecnie lit zastępowany jest najczęściej przez grafit. Chociaż anody węglowe są o wiele bardziej stabilne w porównaniu z metalicznym litem, to poszukiwane są alternatywne materiały, które mogą zastąpić grafit. Wśród nich jest LTO - spinel Li4Ti5O12. Właściwości elektrochemiczne LTO mogą być zmieniane przez domieszkowanie jonami metali przejściowych takich jak: Ni3+, Co3+, Fe3+, Mn3+, V5+. Głównym celem tej pracy jest badanie wpływu obecności jonów miedzi na strukturę i właściwości modyfikowanego spinelu. Domieszkowane materiały zostały przygotowane metodą stałotlenkową. Scharakteryzowano je pod względem składu fazowego, struktury krystalicznej oraz pojemności w cyklach ładowania/rozładowania. Badania wykazały, że stosując metodę wysokotemperaturowej reakcji w fazie stałej można uzyskać zróżnicowane pod względem zawartości faz Li4-xCuxTi5O12, TiO2 oraz Li2TiO3 materiały o strukturze spinelu. Niektóre z tych materiałów wykazały stabilną pojemność, jednak znacznie odbiegającą od pojemności teoretycznej, dla początkowych cykli ładowania i rozładowania. Jednak uzyskanie materiału tego typu o zbliżonej charakterystyce, ale pod znacznie większymi obciążeniami, wymaga jednak dalszej optymalizacji.

EN

Lithium cells have been developed in the 70's of the 20th century by Whittingham. At that time, a lithium metal anode was used. Currently, the lithium is replaced by graphite. Although the carbon anodes are much more stable when compared to metallic lithium, alternative materials are searched to replace graphite. Spinel lithium titanium, Li4Ti5O12 (LTO) is among them. Electrochemical LTO can be changed by doping with transition metal ions such as Ni3+, Co3+, Fe3+, Mn3+ and V5+. The main objective of this work is to study the impact of the presence of copper ions on the structure and properties of the modified spinel. Doped materials have been prepared by the solid oxides method. The materials were characterized in terms of phase composition, crystalline structure and capacity of charge/discharge cycles. Studies have shown that, using the method of high-temperature solid-phase reactions, spinel structured materials can be obtained that are diverse in terms of the phase content of Li4-xCuxTi5O12, TiO2 and Li2TiO3. Some of these materials have shown a stable capacity, but significantly different from the theoretical values, for the initial charging and discharging cycles at a relatively low speed. However, material of this type with similar characteristics but working under higher loads requires further study.