Mehrere Lithiumbatterien lassen sich in Reihe schalten und bilden so einen Akkupack, der verschiedene Verbraucher mit Strom versorgen und mit einem passenden Ladegerät auch normal geladen werden kann. Lithiumbatterien benötigen kein Batteriemanagementsystem (BMS) zum Laden und Entladen. Warum verfügen alle Lithiumbatterien auf dem Markt über ein BMS? Die Antwort liegt in Sicherheit und Langlebigkeit.
Das Batteriemanagementsystem BMS (Battery Management System) dient zur Überwachung und Steuerung des Ladens und Entladens von Akkus. Die wichtigste Funktion eines Lithium-Batteriemanagementsystems (BMS) besteht darin, sicherzustellen, dass die Batterien innerhalb der sicheren Betriebsgrenzen bleiben, und sofort einzugreifen, wenn eine einzelne Batterie die Grenzwerte überschreitet. Erkennt das BMS eine zu niedrige Spannung, trennt es die Last ab, bei zu hoher Spannung das Ladegerät. Es prüft außerdem, ob jede Zelle im Akkupack die gleiche Spannung hat, und reduziert höhere Spannungen als die der anderen Zellen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterie keine gefährlich hohen oder niedrigen Spannungen erreicht.–Dies ist häufig die Ursache für Lithiumbatteriebrände, die wir in den Nachrichten sehen. Es kann sogar die Batterietemperatur überwachen und den Akkupack trennen, bevor er zu heiß wird und Feuer fängt. Das Batteriemanagementsystem BMS ermöglicht somit den Schutz der Batterie, anstatt sich allein auf ein gutes Ladegerät oder die korrekte Bedienung zu verlassen.
Warum nicht'Brauchen Blei-Säure-Batterien ein Batteriemanagementsystem? Blei-Säure-Batterien sind aufgrund ihrer Zusammensetzung weniger entflammbar, wodurch sie bei Problemen beim Laden oder Entladen deutlich weniger leicht Feuer fangen. Der Hauptgrund liegt jedoch im Verhalten der Batterie im vollgeladenen Zustand. Blei-Säure-Batterien bestehen ebenfalls aus in Reihe geschalteten Zellen. Ist eine Zelle etwas stärker geladen als die anderen, lässt sie den Strom nur so lange durch, bis die anderen Zellen vollständig geladen sind, wobei eine angemessene Spannung aufrechterhalten wird usw. Die Zellen holen auf. Auf diese Weise gleichen sich Blei-Säure-Batterien beim Laden aus.
Lithiumbatterien sind anders. Die positive Elektrode wiederaufladbarer Lithiumbatterien besteht meist aus Lithiumionen. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, dass Lithiumelektronen während des Lade- und Entladevorgangs kontinuierlich zwischen den positiven und negativen Elektroden wandern. Übersteigt die Spannung einer einzelnen Zelle 4,25 V (mit Ausnahme von Hochspannungs-Lithiumbatterien), kann die mikroporöse Struktur der Anode kollabieren, das harte Kristallmaterial kann wachsen und einen Kurzschluss verursachen. Die Temperatur steigt dann rapide an und kann schließlich einen Brand verursachen. Bei vollständig geladenen Lithiumbatterien steigt die Spannung schlagartig an und kann schnell gefährliche Werte erreichen. Ist die Spannung einer bestimmten Zelle im Akkupack höher als die anderer Zellen, erreicht diese Zelle während des Ladevorgangs zuerst die gefährliche Spannung. Zu diesem Zeitpunkt hat die Gesamtspannung des Akkupacks noch nicht den vollen Wert erreicht, und das Ladegerät stoppt den Ladevorgang nicht. Daher stellen Zellen, die zuerst gefährliche Spannungen erreichen, ein Sicherheitsrisiko dar. Daher reicht die Kontrolle und Überwachung der Gesamtspannung des Akkupacks bei lithiumbasierten Chemikalien nicht aus. Das BMS muss die Spannung jeder einzelnen Zelle prüfen, aus der der Akkupack besteht.
Um die Sicherheit und lange Lebensdauer von Lithium-Akkupacks zu gewährleisten, ist daher ein hochwertiges und zuverlässiges Batteriemanagementsystem (BMS) erforderlich.
Veröffentlichungszeit: 25. Oktober 2023
