Bij lithium-ionbatterijen draait veiligheid niet alleen om temperatuur, rook of brand. Nog voordat een batterij zichtbaar oververhit raakt, kunnen al vluchtige stoffen uit het elektrolyt vrijkomen. Juist die vroege fase is interessant voor gasdetectie, omdat daar mogelijk kostbare tijd kan worden gewonnen.
De elektrolyt van lithium-ionbatterijen bevat organische carbonaatoplosmiddelen die nodig zijn voor een goede werking van de batterij. Veelvoorkomende stoffen zijn:
Onder normale omstandigheden blijven deze stoffen opgesloten in de batterijcel. Bij beschadiging, interne kortsluiting of oververhitting kan dat veranderen.
Vooral vluchtige componenten zoals EMC en DMC kunnen bij een defect vroegtijdig verdampen of ontleden. Daarbij ontstaan dampen en zogenaamde off-gases. Die stoffen kunnen een belangrijk vroeg signaal zijn van een zich ontwikkelend batterijprobleem. Detectie kan daardoor plaatsvinden voordat rookontwikkeling, sterke temperatourstijging of een daadwerkelijke “thermal runaway” optreedt. Dat is relevant, omdat de vrijkomende stoffen risico’s met zich meebrengen. Zo zijn verschillende batterijsolventen ontvlambaar en kunnen bij verdere ontleding giftige en brandbare gassen ontstaan, waaronder het zeer gevaarlijke reuk- en geurloze koolmonoxide.
MEMS staat voor Micro-Electro-Mechanical Systems. Het gaat om zeer kleine sensoren waarin mechanische en elektronische functies op één minutieuze chip worden gecombineerd. Bij gasdetectie worden deze microsensoren gebruikt om veranderingen te meten die wijzen op aanwezigheid van bepaalde gassen en dampen.
MEMS-sensoren zijn heel compact, energiezuinig en kunnen zeer stabiel meten. Dat maakt deze technologie geschikt voor toepassingen waarin betrouwbare gasdetectie over een lange periode juist belangrijk is.
Belangrijke voordelen zijn:
De OLCT 100-XP-MS vaste gasdetector van Teledyne Oldham Simtronics maakt gebruik van MEMS-technologie en is ontwikkeld voor betrouwbare detectie van brandbare gassen in industriële omgevingen.
In batterijruimtes en energieopslagsystemen staan vaak inverters, laders, batterijmanagementsystemen en andere vermogenselektronica opgesteld. Die apparatuur kan elektromagnetische storingen veroorzaken. Daarom moet een gasdetector niet alleen gevoelig zijn voor de juiste gassen, maar ook voldoende bestand zijn tegen elektromagnetische interferentie. EMC staat in dit geval voor elektromagnetische compatibiliteit en heeft dus een andere betekenis dan het batterijsolvent ethylmethylcarbonaat.
Goede EMC-bestendigheid helpt voorkomen dat meetwaarden worden beïnvloed door bijvoorbeeld omvormers, laders of andere elektrische apparatuur. Lees er meer over in dit blog.
Door brandbare off-gases in een vroeg stadium te detecteren, ontstaat er meer tijd om maatregelen te nemen. Denk aan alarmering, ventilatie of het veilig uitschakelen van een installatie. Daarmee vormt MEMS-gasdetectie een waardevolle aanvulling binnen de veiligheidsstrategie van batterijruimtes en energieopslagsystemen.
Off-gases zijn gassen en dampen die kunnen vrijkomen wanneer een lithium-ionbatterij beschadigd raakt, oververhit raakt of intern begint te ontleden. Deze stoffen kunnen al ontstaan voordat er zichtbare rook of brand optreedt.
Hoe eerder een afwijking wordt gedetecteerd, hoe meer tijd er is om maatregelen te nemen. Denk aan alarmering, extra ventilatie, het uitschakelen van een installatie of het veiligstellen van een batterijruimte voordat een situatie verder escaleert.
Lithium-ionbatterijen bevatten onder meer organische carbonaatoplosmiddelen zoals EC, EMC en DMC. Vooral vluchtige componenten zoals ethylmethylcarbonaat (EMC) en dimethylcarbonaat (DMC) kunnen bij een defect als damp vrijkomen.
MEMS staat voor Micro-Electro-Mechanical Systems. Bij MEMS-gasdetectie worden zeer kleine sensoren gebruikt waarin mechanische en elektronische functies op één chip zijn geïntegreerd. Deze technologie maakt compacte, energiezuinige en stabiele gasdetectie mogelijk.
Gasdetectie voorkomt een thermal runaway niet rechtstreeks. Wel kan vroege detectie van brandbare dampen en off-gases een waarschuwing geven voordat een thermal runaway volledig is ontwikkeld. Daardoor kan eerder worden ingegrepen.
In lithium-ionbatterijen staat EMC voor ethylmethylcarbonaat, een oplosmiddel in de elektrolyt. Bij elektronische apparatuur staat EMC voor elektromagnetische compatibiliteit. Het zijn dus twee volledig verschillende begrippen.
MEMS-gasdetectie kan onder meer worden toegepast in batterijruimtes, Battery Energy Storage Systems (BESS), energieopslagsystemen (EOS) en andere installaties waarin grote hoeveelheden lithium-ionbatterijen worden gebruikt.
Energie & Industrie
LEL is de onderste explosiegrens van een brandbaar gas. Lees wat de LEL-waarde betekent en hoe vaste LEL gasdetectie een ruimte continu bewaakt.
Energie & Industrie
Ontdek welke gevaarlijke gassen bij lithiumbatterijen kunnen vrijkomen, waarom vroege detectie cruciaal is en wanneer gasdetectie verplicht is.
Energie & Industrie
Gasdetectie in een stookruimte kan worden beïnvloed door EMC-storing van een PV-omvormer. Lees waar installateurs op moeten letten.
