Az elektromos járművek és tárolórendszerek (BESS) egyre inkább “biztonságkritikus” környezetben (zárt környezet, épületek, infrastruktúra, nagyméretű logisztika) történő alkalmazásával az igény már nem csak a következő mennyi energia tárolhatunk, de hogyan viselkedik az akkumulátor, ha valami elromlik.

Egy nemrégiben megjelent tudományos áttekintés a biztonság “bizonyítékokon alapuló” összehasonlító elemzését javasolja a bevált (Li-ion) és a feltörekvő (nátriumion és szilárdtest) technológiák biztonságának összehasonlítására, amely egyértelmű tendenciát mutat: a “mesterséges” biztonságtól (BMS, hűtés, rekeszesítés) a "mesterséges" biztonság felé mozdul el. belső, a kémiához és az anyagokhoz kapcsolódóan.

Ezen a fejlődésen belül a nátrium-ion akkumulátorok (SIB) nem csak a költségek és a nyersanyagok elérhetősége miatt, hanem mindenekelőtt néhány mérhető biztonsági előny miatt is egyre nagyobb figyelmet kapnak. 

1) Megnövelt “termikus tartalék” az ámokfutás kiváltása előtt 

Az egyik legfontosabb mutató a hőmérséklet T2, azaz az a küszöbérték, amely felett a termikus elszabadulás visszafordíthatatlanná válik. Különböző kísérleti összehasonlításokban a SIB-ek a következő eredményeket mutatják magasabb indítási hőmérséklet sok nagyenergiájú Li-ionhoz képest: az áttekintés tipikus értékeket közöl ~220-260/280 °C tartományban, a ~170-220 °C az NMC esetében (minden más tényezőt figyelembe véve).

Ez azt jelenti. több mozgástér a rendellenesség észlelése és a szükséges intézkedések megtétele (hőellenőrzés, modulszigetelés, vészhelyzeti eljárások).

Nem csak ez: amikor az esemény bekövetkezik, a szakirodalom gyakran leírja a dinamikus kevésbé “erőszakos”, a címen kevesebb hőfelszabadulás és lassabb előrehaladás (így több idő marad a kárenyhítésre és az evakuálásra). 

2) Lassabb terjedés: több idő a baleset megfékezésére.

A valós alkalmazásokban a hiba súlyossága gyakran azzal függ össze, hogy a hiba képes-e átterjedni egy cellából a szomszédos cellákra. A SIB-ek esetében közbenső terjedési sebességek (pl. ~1,6-2,0 °C/min) és a “szomszédok kiváltásának” ideje a következő sorrendben percek (pl. 8-12 perc egyes jelentések szerint), ami kezelhetőbb, mint a nagy energiájú Li-ion vegyületeknél, ahol a terjedés nagyon gyors lehet.

Egy rendszerintegrátor számára ez gyakorlati üzenetet jelent: Kompartmentalizáció, szenzorizáció és elnyomó stratégiák szélesebb lehet a hatékonysági ablak. 

3) Szellőzőgáz: kevesebb hidrogén, kisebb robbanásveszély

Egy másik, gyakran alábecsült dimenzió a gázösszetétel hiba esetén felszabadul. Az áttekintés azt mutatja, hogy míg a gyúlékony gázok (CO, szénhidrogének) képződése továbbra is lehetséges, a SIB-eknél a gyúlékony gázok aránya H₂ általában alacsonyabb egyes Li-ionokhoz képest (pl.: ~30% ellen ~42% az LFP esetében az összevont adatkészletekben). Mivel a hidrogénnek nagyon széles a gyúlékonysági tartománya és alacsony a gyulladási energiája, jelenlétének csökkentése csökkentheti a keverék robbanásveszélyét.

Ezenkívül a jelentések szerint a SIB-gázok a következők lehetnek alacsonyabb maximális robbanási nyomás és deflagrációs index mint az LFP és az NMC, ami a magasabb CO₂ (nem gyúlékony) és az erősen reaktív fajok alacsonyabb koncentrációja. 

4) Toxicitás: potenciálisan jobb profil (és a “nulla HF” felé vezető út)

Az épületekben, tengeri környezetben vagy zárt terekben lévő BESS esetében a biztonság nem csak a tűz, hanem a tűzvédelem is. füstmérgezés. Az áttekintés egy olyan hierarchiát javasol, amelyben a toxikus gázok felhalmozódását kritikusnak tartó forgatókönyvek esetében a SIB-ek versenyképesek, és megfelelő elektrolitokkal különösen érdekessé válhatnak. HF a ~400-1000 ppm tartományban a SIB esetében NaPF-fel₆ és a lehetőség, hogy nulla HF formulákkal fluormentes; Összehasonlításképpen rámutatnak, hogy az LFP nagyon magas HF-szinteket képes generálni (nagyságrendileg 3000-8000 ppm).

A lényeg nem az, hogy “az egyik akkumulátor mindig biztonságosabb, mint a másik”, hanem az, hogy a domináns metrika a forgatókönyv szerint változikZárt térben a toxikológiai profil ugyanolyan súlyú lehet, mint (vagy nagyobb, mint) a T2 és a terjedés. 

5) A logisztika és a karbantartás valódi változása: 0 voltos szállítás 

Az összes előny közül van egy, amely különösen működőképes: a SIB-ek 0 V feszültségen lemeríthető és szállítható biztonságban. Az indoklás az anyagokban található: nátrium nem ötvöződik az alumíniummal a tipikus anódkörülményekhez, lehetővé téve az alumínium kollektorok használatát az anódoldalon is, és elkerülve bizonyos, a rézre jellemző hibamódokat alacsony SOC Li-ionokban (pl. oldódási és újraindulási problémák). Eredmény: kevesebb energia “tárolódik” a szállítás és tárolás során és a rövidzárlat, az íves és a termikus események kockázatának csökkentése az ellátási láncban.

Az ellátási lánc számára ez azt jelenti, hogy:

- eljárások raktár e szállítás robusztusabb;

- könnyebb kezelése sor vége, segítségnyújtás e EOL (operatív biztonsági szempontból);

- a maradék kockázat csökkentése a kezelés és karbantartás során. 

Ami ezután következik: hol van ma a legtöbb értelme a SIB-eknek 

Maga a felülvizsgálat nagyon egyértelmű: a biztonság “rangsorolása nem univerzálisak és alkalmazással kell elolvasni. Ennek ellenére a bizonyítékok (termikus mozgástér, lassabb terjedés, kevesebb robbanékony gáz, jobb toxikológiai profil és 0 V-os logisztika) alapján a SIB-ek erős jelöltek, különösen a következőkre:

• helyhez kötött felhalmozás (BESS), ahol a biztonság és a teljes költség többet számít, mint a maximális energiasűrűség;

- olyan létesítmények, amelyekben logisztika és raktározás kockázati tényezőt jelentenek (ellátási lánc, építkezések, távoli telephelyek);

- olyan kontextusokban, ahol kompromisszumot kell kötni a teljesítmény és a működési robusztusság.

Összefoglalva: a nátriumion-akkumulátorok nem “varázslatosan sebezhetetlenek”, hanem a következőkről tanúskodnak mérhető biztonsági előnyök és mindenekelőtt egy egyedülálló működési előny (0 V), amely számos ipari alkalmazásban döntő lehet.