Siguranța BESS și prevenirea fugii termice încep cu detectarea timpurie a celulei

Fuga termică într-un sistem de stocare a energiei din baterii nu începe cu foc. Modificările din interiorul unei celule litiu-ion se pot dezvolta cu mult înainte ca temperaturile să atingă un nivel critic. Detectarea timpurie a acestor modificări poate oferi mai mult timp pentru intervenție, înainte ca defecțiunea unei celule să se transforme într-un incident de siguranță mai amplu.

O celulă de baterie poate deveni instabilă din mai multe motive, inclusiv deteriorări interne, probleme electrice sau căldură excesivă. Dar o celulă anormală nu intră brusc în fugă termică. Starea sa se modifică în timp. Caracteristicile electrice se pot schimba, se pot forma gaze și presiunea din interiorul celulei poate crește înainte ca o creștere semnificativă a temperaturii să devină vizibilă. Aceste modificări creează o fereastră în care problema poate fi detectată înainte ca celula să atingă fuga termică. Dacă acest lucru se întâmplă, căldura și gazele eliberate pot afecta celulele vecine și pot determina răspândirea defecțiunii.

Siguranța în sistemele de stocare depinde, așadar, nu doar de conținerea unui incident după ce a început fuga termică. Depinde, de asemenea, de identificarea modificărilor electrice și fizice care o preced.

LONGi abordează acest aspect prin sistemul său inteligent de contact al celulei, sau iCCS, care face parte din arhitectura de siguranță a sistemelor sale de stocare a energiei din baterii reunite sub LONGi ONE. Pe lângă monitorizarea convențională a tensiunii, temperaturii și supracurentului, iCCS utilizează indicatori suplimentari pentru a identifica comportamentul anormal al celulei în diferite etape ale dezvoltării sale.

Fuga termică are etape detectabile

O celulă în deteriorare emite diferite semnale de avertizare pe măsură ce problema se dezvoltă. Caracteristicile sale electrice se pot schimba primele. Mai târziu, se pot forma gaze în interiorul celulei, presiunea poate crește și celula se poate extinde. Dacă problema persistă, supapa de siguranță se poate deschide și electrolitul și gazul pot scăpa. Modificările de tensiune și temperatură pot deveni mai pronunțate pe măsură ce celula se apropie de fuga termică.

Acestea sunt semnalele de avertizare pe care sistemul iCCS de la LONGi este conceput să le monitorizeze. În loc să se bazeze în principal pe tensiune și temperatură, adaugă indicatori mai timpurii, cum ar fi modificările rezistenței interne, presiunii, stării supapei de siguranță și scurgerilor de electrolit.
Cercetările recente în domeniul bateriilor susțin importanța monitorizării acestor modificări fizice timpurii. Un studiu din 2025 publicat în Communications Engineering a constatat că solicitarea mecanică poate dezvălui comportamentul anormal al celulei înainte de modificări semnificative ale temperaturii externe, în mai multe condiții de abuz. Cercetătorii indică o limitare fundamentală a monitorizării temperaturii de suprafață: căldura generată în interiorul unei celule are nevoie de timp pentru a ajunge la exteriorul acesteia.

Cercetarea asupra celulelor LFP de mare capacitate ajunge la o concluzie similară. Un studiu din 2025 din Journal of Power Sources, care a evaluat tensiunea, temperatura, solicitarea, presiunea internă și forța externă, a considerat presiunea internă un parametru eficient pentru urmărirea dezvoltării fugii termice. Un studiu experimental separat pe celule LFP de 280 Ah a constatat că modificările stresului mecanic au oferit o indicație timpurie înainte de deschiderea supapei de siguranță.

Aceste constatări sunt relevante pentru principiul de proiectare din spatele LONGi iCCS: o celulă poate oferi semnale electrice și fizice detectabile înainte ca monitorizarea convențională a temperaturii să indice o condiție termică critică.

LONGi iCCS extinde fereastra de detectare

Monitorizarea convențională a celulelor se bazează, de obicei, pe datele de tensiune și temperatură. Sistemul Inteligent de Contact al Celulei (iCCS) de la LONGi adaugă indicatori și analize suplimentare pentru a identifica condițiile anormale ale celulei mai devreme.

Unul dintre acești indicatori este rezistența la curent continuu, sau DCR. Modificările rezistenței interne pot oferi informații suplimentare despre starea celulei înainte de apariția unor semne de avertizare mai evidente. iCCS combină acest lucru cu senzori de temperatură, presiune și scurgeri, precum și cu monitorizarea curentului și a tensiunii. Împreună, aceste funcții de monitorizare permit iCCS să urmărească diferite semne ale comportamentului anormal al celulei pe măsură ce acestea se dezvoltă. Conform datelor tehnice LONGi, sistemul iCCS poate oferi o predicție a fugii termice cu trei până la șase luni înainte.

Pe măsură ce o celulă se apropie de fuga termică, modificările fizice oferă avertismente suplimentare. Presiunea poate crește, celula se poate extinde, iar într-o etapă ulterioară, supapa de siguranță se poate deschide și electrolitul sau gazul pot scăpa. LONGi afirmă că iCCS poate oferi o alarmă de fugă termică cu trei până la cinci minute înainte în această etapă. Acest lucru creează mai multe niveluri de detectare, în loc să se bazeze pe un singur prag de alarmă.

Secvența este importantă. Modificările rezistenței interne pot oferi informații despre anomaliile în curs de dezvoltare, în timp ce presiunea, scurgerile și alți indicatori fizici adaugă informații suplimentare pe măsură ce starea celulei progresează. Tensiunea și temperatura rămân parametri esențiali de siguranță pe parcursul procesului de monitorizare. Indicatorii diferiți oferă, așadar, informații complementare despre starea celulei, în loc să se bazeze pe un singur parametru pentru a identifica o defecțiune în curs de dezvoltare. Valoarea iCCS constă, așadar, nu în înlocuirea monitorizării convenționale BMS, ci în adăugarea unor indicatori suplimentari la nivel de celulă și extinderea perioadei în care o anormalitate în curs de dezvoltare poate fi recunoscută.

Detectarea la nivel de celulă contează, deoarece propagarea începe local

Sistemele de stocare a energiei din baterii la scară utilitară conțin un număr mare de celule organizate în module, pachete și arhitecturi de sistem mai mari. Un incident termic, cu toate acestea, poate proveni de la o celulă individuală.

Odată ce căldura și gazele fierbinți de la acea celulă afectează celulele vecine, o defecțiune locală se poate transforma în propagare termică. Cercetările experimentale continuă să arate că transferul de căldură, gazele fierbinți și materialul evacuat din celulele defecte pot contribui la propagarea prin modulele bateriei.

Acesta este motivul pentru care detectarea la nivel de celulă contează. Cu cât o celulă anormală poate fi identificată mai devreme, cu atât oportunitatea de a răspunde este mai mare, înainte ca starea sa să afecteze celulele vecine sau o parte mai mare a sistemului de stocare.

iCCS de la LONGi combină monitorizarea electrică la nivel de celulă cu indicatori fizici asociați cu deteriorarea celulei. Această informație intră în arhitectura mai largă de siguranță BMS și BESS, adăugând un strat de detectare mai timpuriu, înainte ca protecția împotriva incendiilor să devină relevantă.

Detectarea timpurie poate reduce impactul de siguranță și economic al unei defecțiuni BESS

Beneficiul monitorizării predictive a celulelor nu se limitează la siguranța împotriva incendiilor. O anormalitate în curs de dezvoltare, identificată devreme, poate fi, în mod potențial, investigată în timpul mentenanței înainte de a deveni un incident termic. Odată ce fuga termică se propagă dincolo de celula de origine, consecințele potențiale se pot extinde la celule, module și alte componente ale sistemului.

Pentru un proprietar de activ, această diferență are și o dimensiune economică. Daunele mai extinse pot însemna mai mult echipament care necesită inspecție sau înlocuire și perioade mai lungi de disponibilitate redusă sau de timp de nefuncționare. Detectarea timpurie nu poate elimina riscul bateriilor, dar poate crea mai multe oportunități de a aborda o problemă atâta timp cât consecințele sale fizice rămân limitate.

Detectarea și stingerea incendiilor rămân, așadar, elemente esențiale ale siguranței BESS, dar acestea abordează o etapă ulterioară a lanțului de risc. Monitorizarea predictivă mută o parte a strategiei de siguranță mai sus în amonte: obiectivul nu este pur și simplu să detectezi un incendiu mai repede, ci să identifici dezvoltarea anormală a celulei înainte de a exista un incendiu de detectat.

Pentru dezvoltatori, EPC-uri și proprietari de active care compară tehnologii BESS, aceasta ridică mai multe întrebări: Ce parametri sunt monitorizați la nivel de celulă? Poate sistemul să detecteze modificări fizice, precum și electrice? Poate identifica dezvoltarea anormală înainte de o creștere semnificativă a temperaturii? Și cât de devreme pot oferi acești indicatori informații acționabile?

iCCS de la LONGi abordează această parte anterioară a lanțului de siguranță prin combinarea analizei DCR și a monitorizării electrice la nivel de celulă cu indicatori fizici, inclusiv presiune, starea supapei de siguranță și scurgeri de electrolit. Relevanța comercială decurge din inginerie: identificarea timpurie a unei probleme în curs de dezvoltare la nivel de celulă creează mai multe oportunități de a interveni înainte ca o anormalitate la nivel de celulă să se dezvolte într-un incident de sistem mai mare.