Segurança de BESS e prevenção de fuga térmica começam com a deteção precoce de células

A fuga térmica num sistema de armazenamento de energia de baterias não começa com um incêndio. Alterações no interior de uma célula de iões de lítio podem desenvolver-se muito antes de as temperaturas atingirem um nível crítico. A deteção precoce destas alterações pode proporcionar mais tempo para intervir antes que a falha de uma célula se desenvolva num evento de segurança de maior dimensão.

Uma célula de bateria pode tornar-se instável por várias razões, incluindo danos internos, problemas elétricos ou calor excessivo. Mas uma célula anómala não entra repentinamente em fuga térmica. A sua condição muda ao longo do tempo. As características elétricas podem mudar, gases podem formar-se e a pressão no interior da célula pode aumentar antes que um aumento significativo de temperatura se torne visível. Estas alterações criam uma janela na qual o problema pode ser detetado antes que a célula atinja a fuga térmica. Se isso acontecer, o calor e os gases libertados podem afetar células vizinhas e causar a propagação da falha.

A segurança nos sistemas de armazenamento depende, portanto, não apenas da contenção de um evento após o início da fuga térmica. Depende também da identificação das alterações elétricas e físicas que a precedem.

A LONGi aborda isto através do seu sistema de contacto inteligente de células, ou iCCS, que faz parte da arquitetura de segurança dos seus sistemas de armazenamento de energia de baterias unificados sob a LONGi ONE. Para além da monitorização convencional de tensão, temperatura e sobrecorrente, o iCCS utiliza indicadores adicionais para identificar comportamentos anómalos das células em diferentes fases do seu desenvolvimento.

A fuga térmica tem estágios detetáveis

Uma célula em deterioração emite diferentes sinais de alerta à medida que o problema se desenvolve. As suas características elétricas podem mudar primeiro. Mais tarde, gases podem formar-se no interior da célula, a pressão pode aumentar e a célula pode expandir-se. Se o problema persistir, a válvula de segurança pode abrir e o eletrólito e o gás podem escapar. As alterações na tensão e na temperatura podem tornar-se mais pronunciadas à medida que a célula se aproxima da fuga térmica.

Estes são os sinais de alerta que o iCCS da LONGi foi concebido para monitorizar. Em vez de depender principalmente da tensão e da temperatura, adiciona indicadores mais precoces, como alterações na resistência interna, pressão, estado da válvula de segurança e fugas de eletrólito. A investigação recente em baterias apoia a importância de monitorizar estas alterações físicas mais precoces. Um estudo de 2025 publicado na Communications Engineering descobriu que a tensão mecânica pode revelar comportamentos anómalos das células antes de alterações significativas de temperatura externa sob várias condições de abuso. Os investigadores apontam para uma limitação fundamental da monitorização da temperatura superficial: o calor gerado no interior de uma célula demora tempo a atingir o seu exterior.

A investigação em células LFP de grande capacidade chega a uma conclusão semelhante. Um estudo de 2025 publicado no Journal of Power Sources, que avaliou a tensão, temperatura, tensão mecânica, pressão interna e força externa, considerou a pressão interna como um parâmetro eficaz para acompanhar o desenvolvimento da fuga térmica. Um estudo experimental separado em células LFP de 280 Ah concluiu que as alterações de stress mecânico forneceram indicação precoce antes da abertura da válvula de segurança.

Estas descobertas são relevantes para o princípio de design por trás do iCCS da LONGi: uma célula pode fornecer sinais elétricos e físicos detetáveis antes que a monitorização convencional de temperatura indique uma condição térmica crítica.

O iCCS da LONGi estende a janela de deteção

A monitorização convencional de células depende tipicamente de dados de tensão e temperatura. O Sistema Inteligente de Contacto de Células (iCCS) da LONGi adiciona indicadores e análises adicionais para identificar condições anómalas das células mais cedo.

Uma delas é a resistência de corrente contínua, ou DCR. Alterações na resistência interna podem fornecer informações adicionais sobre o estado de uma célula antes que sinais de aviso mais óbvios apareçam. O iCCS combina isto com sensores de temperatura, pressão e fugas, bem como monitorização de corrente e tensão. Juntos, estas funções de monitorização permitem ao iCCS rastrear diferentes sinais de comportamento anómalo das células à medida que se desenvolvem. De acordo com os dados técnicos da LONGi, o sistema iCCS pode fornecer previsão de fuga térmica com três a seis meses de antecedência.

À medida que uma célula se aproxima da fuga térmica, as alterações físicas fornecem avisos adicionais. A pressão pode aumentar, a célula pode expandir-se e, numa fase posterior, a válvula de segurança pode abrir e o eletrólito ou gás pode escapar. A LONGi afirma que o iCCS pode fornecer um alarme de fuga térmica com três a cinco minutos de antecedência nesta fase. Isto cria várias camadas de deteção em vez de depender de um único limiar de alarme.

A sequência é importante. Alterações na resistência interna podem fornecer informações sobre anormalidades em desenvolvimento, enquanto a pressão, fugas e outros indicadores físicos adicionam mais informações à medida que a condição da célula progride. A tensão e a temperatura permanecem parâmetros de segurança essenciais durante todo o processo de monitorização. Os diferentes indicadores fornecem, portanto, informações complementares sobre a condição da célula em vez de depender de qualquer parâmetro único para identificar uma falha em desenvolvimento. O valor do iCCS reside, portanto, não em substituir a monitorização convencional do BMS, mas em adicionar mais indicadores a nível celular e estender o período durante o qual uma anormalidade em desenvolvimento pode potencialmente ser reconhecida.

A deteção a nível celular importa porque a propagação começa localmente

Os sistemas de armazenamento de energia de baterias de escala utilitária contêm um grande número de células organizadas em módulos, pacotes e arquiteturas de sistemas maiores. Um evento térmico, no entanto, pode originar-se numa célula individual.

Uma vez que o calor e os gases quentes dessa célula afetam as células vizinhas, uma falha local pode desenvolver-se em propagação térmica. Investigação experimental continua a demonstrar que a transferência de calor, gases quentes e material ejetado de células em falha podem contribuir para a propagação através de módulos de bateria.

É por isso que a deteção ao nível da célula importa. Quanto mais cedo uma célula anómala puder ser identificada, maior será a oportunidade de responder antes que a sua condição afete células vizinhas ou uma parte maior do sistema de armazenamento.

O iCCS da LONGi combina a monitorização elétrica a nível celular com indicadores físicos associados à deterioração celular. Essa informação alimenta a arquitetura de segurança mais ampla do BMS e BESS, adicionando uma camada de deteção precoce antes que a proteção contra incêndio se torne relevante.

A deteção precoce pode reduzir o impacto de segurança e económico de uma falha de BESS

O benefício da monitorização preditiva de células não se limita à segurança contra incêndios. Uma anormalidade em desenvolvimento identificada precocemente pode potencialmente ser investigada durante a manutenção antes de se tornar um evento térmico. Uma vez que a fuga térmica se propague para além da célula de origem, as consequências potenciais podem estender-se a células, módulos e outros componentes do sistema adicionais.

Para um proprietário do ativo, essa diferença também tem uma dimensão económica. Danos mais extensos podem significar mais equipamento a necessitar de inspeção ou substituição e períodos mais longos de disponibilidade reduzida ou inatividade. A deteção precoce não pode eliminar o risco da bateria, mas pode criar mais oportunidades para resolver um problema enquanto as suas consequências físicas permanecem limitadas.

A deteção e supressão de incêndios permanecem, portanto, elementos essenciais da segurança do BESS, mas abordam uma fase posterior da cadeia de risco. A monitorização preditiva move parte da estratégia de segurança para montante: o objetivo não é simplesmente detetar um incêndio mais rapidamente, mas identificar o desenvolvimento anómalo das células antes que haja um incêndio para detetar.

Para promotores, EPCs e proprietários de ativos que comparam tecnologias BESS, isto levanta várias questões: Quais parâmetros são monitorizados a nível celular? O sistema consegue detetar alterações físicas e elétricas? Consegue identificar o desenvolvimento anómalo antes de um aumento significativo de temperatura? E quão cedo esses indicadores podem fornecer informações acionáveis?

O iCCS da LONGi aborda esta parte anterior da cadeia de segurança combinando análise DCR e monitorização elétrica a nível celular com indicadores físicos, incluindo pressão, estado da válvula de segurança e fugas de eletrólito. A relevância comercial decorre da engenharia: a identificação precoce de um problema celular em desenvolvimento cria mais oportunidades para intervir antes que uma anormalidade a nível celular se desenvolva num evento de sistema maior.