In beeld: de 'duistere kunst' van lithium-ionbatterijen ontrafelen

“Ik kan de hele dag over lithium-ion praten”, zegt Nick Holland (directeur – OEM marine divisie EMEA bij Navico Groep). “Het is voor veel mensen een beetje een duistere kunst. Ze zeggen dat ze daar niet heen gaan omdat het 'lijkt op een blik wormen'. Nou, dat is het niet.”

Holland is al meer dan tien jaar betrokken bij Mastervolt, onderdeel van Brunswick Group. Het bedrijf begon zijn reis naar lithium-ionbatterijen voor het eerst in 2009.

“Omdat we op de markt kwamen, was de leercurve voor ons – voor mij en het technische team – verticaal”, zegt Holland. “We gebruiken nu onze batterij van de vierde generatie.”

Holland merkt op dat het huidige bereik (een aantal verschillende afmetingen en verschillende spanningen) veertien jaar in ontwikkeling is en dat de technologie zich in die tijd heeft gericht op het bouwen van veiligheidsparameters in de batterij zelf. Dus, Mastervolt heeft een batterijbeheersysteem ontwikkeld waarmee elk apparaat dat energie in de batterijbank (en de batterij zelf) stopt, met elk apparaat afzonderlijk kan praten.

Slimme batterijtechnologie

“Je hebt echt slimme technologie nodig die volledig geautomatiseerd werkt, en bescherming rond de installatie en de batterij om deze veilig te maken”, zegt Holland. “Dat betekent dat de technologie geautomatiseerd moet worden en alle eventualiteiten moet kunnen dekken. Dus als je een overspanning hebt, moet de batterij de laadbronnen kunnen uitschakelen. Als u een zeer diepe ontlading heeft (wat kan gebeuren als de accu niet goed is afgesteld), moet u de belastingen van de accu kunnen loskoppelen om te voorkomen dat er nog meer stroom wordt getrokken uit een reeds diep ontladen accu. U moet de batterij kunnen uitschakelen als er sprake is van een te hoge temperatuur in een van de cellen.

“We kunnen belastingen loskoppelen”, vervolgt hij. “We kunnen gedurende een bepaalde periode een 'stop-laden'-commando sturen, bijvoorbeeld tien minuten, terwijl de temperatuur daalt of terwijl de batterij zichzelf egaliseert. Er zijn veel slimme dingen die we kunnen doen.

“Om dat te kunnen doen, heb je een aantal aanvullende producten nodig, en dat is waar Navico Er komt een groep binnen. Je hebt extra relais en batterijschakelaars nodig en manieren om sommige van die externe apparaten in te schakelen. Wij hebben een batterij die dat zelf kan. Het praat tegen de oplaadapparaten. Het gaat over de wisselstroomdynamo's, de acculaders, de zonneladers, alles wat energie opwekt die naar de lithium-ion accubank gaat.

“De batterij weet precies wat er in zichzelf en in de cellen gebeurt. De batterij kan dus zeggen: 'Wacht even, ik begin vol te raken, stuur me niet langer veel energie'. De accu schakelt de dynamo uit, zelfs als de motor nog draait. Als de batterij wordt opgeladen door een batterijlader, hetzelfde. Als de batterij vol raakt, kan hij tegen de oplader of tien opladers zeggen – hij kan tegen allemaal zeggen: “Ik ben vol, stop met opladen.”

Holland heeft dit eerder aangehaald batterijontwikkeling die Fathom in staat stelt tot bloei te komen, (een compleet e-power managementsysteem, in wezen een stil werkend systeem dat wisselstroom opwekt, opslaat, omzet en distribueert), maar hij merkt op dat niet alle lithium-ionbatterijen zijn ontwikkeld zoals die van Mastervolt.

“Mensen zouden zich zorgen moeten maken over lithium-ionbatterijen, afhankelijk van waar ze die vandaan halen. Het is een technologie die al een hele tijd bestaat en er zijn verschillende soorten lithium-iontechnologie. Een deel ervan heeft een zeer hoge dichtheid, maar is erg onstabiel, een deel ervan is volledig stabiel, maar niet een erg hoge dichtheid, en je krijgt wat dingen in het midden.

“Voor verantwoordelijke fabrikanten die de technologie verkopen, zijn ze geneigd voorzichtig te zijn met de soorten lithium-ion die ze in hun batterijen stoppen. We gebruiken LifePO4, een technologie die zich heeft bewezen. Het is relatief stabiel en heeft behoorlijk goede dichtheidseigenschappen. Het is dus een mooie batterij.”

Hoewel de eigenschappen bewezen kunnen zijn, waarschuwt Holland voor slechte installaties.

“Ik heb door de jaren heen vele malen problemen zien optreden waarbij mensen batterijen installeren zonder de juiste training, zonder enige bescherming, of omdat ze de bochten hebben bezuinigd – misschien door een groot gebrek aan kennis, of door luiheid.

“Normaal gesproken zal het in 99 procent van de gevallen niet neerkomen op een slechte accu als je een probleem hebt op een boot met een lithium-ionaccu. Het zal neerkomen op een slechte installatie die niet over de nodige bescherming en veiligheid aan de buitenkant beschikt om een ​​gebeurtenis te voorkomen. Een gebeurtenis kan een brand aan boord van een schip zijn. Je moet stappen ondernemen voordat je ooit genoeg warmte in het systeem hebt om brand te veroorzaken.”

Dit probleem werd benadrukt in MIN in juni 2022, zoals sommigen verzekeringsmaatschappijen weigerden boten met achteraf geïnstalleerde zelfinstallaties aan boord te verzekeren.

“Iedereen rijdt met deze Tesla’s rond en ze gaan niet in vlammen op. En we hebben allemaal mobiele telefoons in onze zakken en ze hebben allemaal lithium-ionbatterijen en ze gaan niet in vlammen op, dat komt omdat al deze dingen bescherming hebben om dat te voorkomen en het is hetzelfde met een schip. Als je de juiste bescherming hebt, die is opgezet door de juiste mensen die weten waar ze over praten, zul je geen problemen ondervinden.”

Installatie volwassenheid

Vanwege de rijke interne technologie van de batterij is de installatie volgens Holland in de loop der jaren volwassener geworden. Waar installateurs ooit via een laptop bescherming in het systeem moesten introduceren, “worden de standaarden in termen van wat we willen dat de batterij doet (als dit dan dat doet) nu geautomatiseerd binnen de batterij zelf. Batterij-'gebeurtenissen' zijn ingebouwd. Maar je hebt nog steeds een beetje expertise nodig om ze te installeren. Daarom hebben we een behoorlijk uitgebreid trainingsprogramma voor onze installateurs, onze technische partners en onze dealers – zodat zij veilige, betrouwbare systemen kunnen installeren.

“Voor elke lithium-ioninstallatie maken we een schema voor de klant, alles staat erop. We hebben een aantal praktijken en doorlopen een aantal fasen om de batterijen te installeren en in bedrijf te stellen. Vervolgens hebben we een testproces om er zeker van te zijn dat alle veiligheidsaspecten werken. We creëren 'valse' gebeurtenissen om te testen of de batterij de laders, de dynamo's, de zonneregelaars, de windgeneratoren en de waterkrachtgeneratoren kan uitschakelen. Dat is het eerste wat we doen. We zorgen ervoor dat we alles op het netwerk kunnen controleren, en daarna zorgen we ervoor dat we andere dingen kunnen doen, zoals dingen weer inschakelen. We hebben geen tussenkomst van de gebruiker nodig om dingen te gaan doen als er iets misgaat. Alle beveiligings- en veiligheidsaspecten zijn ingebouwd.

“Er is niet veel dat ik in de loop der jaren niet over lithium-ion heb gezien”, besluit Holland. “Als je het gewoon begrijpt en weet hoe je het goed moet doen, is het echt veilig.”