Sind Lithiumbatterien in der Internationalen Raumstation erlaubt?

Lithiumbatterien wurden in Flugzeugen in einigen Gerichtsbarkeiten nach Brandvorfällen eingeschränkt oder verboten . Sind Lithiumbatterien auf der ISS erlaubt? Wenn ja, warum würde das Risiko auf der ISS als geringer angesehen?

(In dieser Frage als Randbemerkung erwähnt , aber nie direkt gefragt oder beantwortet.)

Fragen Sie nach der Verwendung im Bordnetz oder in Bordgeräten - Laptops, EMUs, Experimenten usw.?
Entweder. Wenn es einen Unterschied in der Politik gibt, sollte die Antwort dies sagen.
Denken Sie daran, dass Li-Batterien keine inhärente Gefahr darstellen. Die heutige Unterhaltungselektronik hat immer billigere Schutzschaltungen, immer dünnere Batterien mit immer größerer Kapazität. Wenn man nur ein bisschen zurücktritt und nicht an die Grenzen möglicher Leistungen geht, wird das Risiko stark reduziert.
Beachten Sie, dass die Batterien in der Raumstation von bekannten Anbietern gekauft und nach sorgfältig geprüften Verfahren gehandhabt werden. Die Batterien in einem Flugzeug sind unbekannter Herkunft und in unbekannte Elektronik eingebaut oder lose in jemandes Tasche. Es ist eine ganz andere Situation.
@asdfex Nein, Lithium-basierte Akkus sind eine inhärente Gefahr. Sie platzen in Flammen aus nichts anderem als „weiter zu füttern, wenn es keinen Hunger mehr hat“. Die Schutzschaltungen sind eine Möglichkeit, diese Gefahr in Schach zu halten, aber es ist per Definition weniger "sicher", als die Gefahr gar nicht erst zu haben (wie bei wiederaufladbaren Batterien auf Nickelbasis). Mit der heutigen Verbesserung der Elektronik wird die Unterhaltungselektronik wohl jedes Jahr sicherer. (Beachten Sie, dass ich nur die auffällige und fantasievolle Art der Gefahr anspreche und nicht "ohne Strom im Orbit bleiben", was nicht weniger tödlich ist.)
@Agent_L Oder mit anderen Worten, Lithiumbatterien haben nur einen Ausfallzustand und der geht in Flammen auf. Ein großer Teil moderner Batterien besteht darin, sicherzustellen, dass kein Ausfallzustand erreicht wird, aber es ist schwierig , sie alle unter allen Umständen zu verhindern .
@asdfex: ..._und_ weil Lithiumbatterien (sowohl -Metall als auch -Ionen) leicht boomen, wenn sie physisch beschädigt werden.

Antworten (2)

Die Station wurde früher mit Nickel-Wasserstoff (Ni-H 2 ), aber mit dem Beginn einer neuen Generation effizienterer Lithiumbatterien begann es seit 2017, sein älteres Gegenstück durch mehrere Weltraumspaziergänge auszutauschen .

Die Gründe liegen auf der Hand: (aus The Verge, 2018 , Hervorhebung von mir)

Die Vorteile von Lithium-Ionen kommen der NASA besonders zugute, denn diese Art von Batterien bläst ihre Vorgänger in puncto Leistung weit weg: Eine kommerziell hergestellte Lithium-Ionen-Batteriezelle ist etwa dreimal so stark wie eine Nickel-Metallhydrid-Zelle . Lithium-Ionen-Batterien packen auch viel Energie in eine relativ kleine und leichte Zelle ... Lithium-Ionen-Batterien halten auch länger als andere Raumfahrtbatterien .... Die Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit die Lebenserhaltungssysteme in den Raumanzügen der NASA mit Strom versorgen sind 11 Jahre alt und kaum abgebaut.

Damals machten sich die Ingenieure keine Sorgen über explodierende oder brennende Batterien, sondern legten strenge Verpackungs- und Betriebsrichtlinien fest , um sicherzustellen, dass selbst im unwahrscheinlichen Fall eines Feuers nur minimale Schäden am Raumfahrzeugmodul und/oder seinen Bewohnern entstehen. Auf Seite 10 der Richtlinien wird ausdrücklich auf die Risiken von Feuer oder thermischem Durchgehen hingewiesen.

... Fünf entscheidende Leitlinien 1 für die Verpackung einer Batterie, die für eine bemannte Raumfahrtmission eingesetzt wird: Zunächst müssen Ingenieure davon ausgehen, dass eine Zelle auf unvorhersehbare Weise explodieren wird. Normalerweise sind Lithium-Ionen-Zellen so konstruiert, dass sie, wenn sie Feuer fangen, ihren Inhalt durch eine bestimmte Art von Entlüftung ausspucken . ... ziehen Sie die Möglichkeit in Betracht, dass eine Zelle stattdessen durch ihr Gehäuse bläst. Um das zu verhindern, haben Ingenieure Stahlrohre um die Zellen gelegt , um sie einzudämmen, falls sie auf seltsame Weise auseinanderbrechen.

... genügend Abstand zwischen den Zellen innerhalb einer Batterie , damit, wenn eine in Flammen aufgeht, sie nicht in direkten Kontakt mit den anderen Zellen kommt .... Materialien müssen zwischen den Zellen hinzugefügt werden, um als Wärmesenke zu fungieren , Stopp hohe Temperaturen durch Bewegung über eine explodierende Zelle hinaus.

Die NASA muss schmelzbare Verbindungen zwischen diesen Zellen [wenn] parallel einbauen .

Bei den letzten beiden Regeln geht es darum, sich um den Rauch und die Flammen zu kümmern, die aus einer explodierenden Zelle kommen ... Und schließlich brauchen Sie etwas, um die Flammen zu löschen, die aus diesem Schornstein kommen.

Also ja, kurz gesagt, sie sind nicht nur erlaubt, sondern auch weit verbreitet, mit besonderem Augenmerk auf die Sicherheit.

1: Die NASA ist vorbereitet, falls jemals eine Batterie im Weltraum explodiert

So viel Material für die Sicherheit scheint in der Lage zu sein, der Gewichtseffizienzverbesserung von Lithiumbatterien gegenüber den anderen Typen zu trotzen.
@Ruslan Eine Lithium-Ionen-Batterie-ORU erledigt die Arbeit von zwei Nickel-Wasserstoff-Batterie-ORUs, ist also immer noch ein Nettomassenvorteil. Eine weitere lustige Tatsache: Das Material, mit dem die Gehäuse ausgekleidet sind, um sie vor einem thermischen Durchgehen zu schützen, macht auch einen verdammt guten MMOD-Schild.
Noch ein Kommentar: Die alten Stationsbatterien sind Nickel-Wasserstoff, nicht Nickel-Metall-Hydrid.
@Tristan, ich werde das korrigieren, danke ..
Selbst wenn es nicht das wäre, was @Tristan erwähnt, scheint es, als wäre "kaum degradiert" nach 11 Jahren an Bord der ISS ein Vorteil an sich, da es bedeutet, dass weniger neue Batterien gestartet werden müssen, nur um alte zu ersetzen. Das ist Nutzlastmasse, die mit ziemlicher Sicherheit besser genutzt werden kann.
@aCVn Das stimmt. Darüber hinaus können die Li-Akkus die doppelte Ladung halten, sodass bei einem Ersatzlaufwerk nur halb so viele erforderlich wären.
Ich denke, der Wirkungsgrad ist nach Berücksichtigung der Sicherheitskomponenten. Wenn Sie reine Li-Ion-Batterien anstelle von NiMH verwenden ( äußerst schlecht beraten ), dann wird die Effizienz auf ein wahnsinniges Niveau schießen. Natürlich würde das niemand tun, der bei klarem Verstand ist, also werden wir keine harten Zahlen haben, aber es ist sehr, sehr groß .

Ich weiß aus eigener Erfahrung, dass es schwierig ist, Hardware mit einem Lithium-Akku zur ISS zu bringen. Es gibt große Forschungsanstrengungen bei der NASA, um eine Lithiumbatterie herzustellen, die bei Beschädigung keine außer Kontrolle geratene Feuersbrunst hat. Normalerweise bestehen Laptop-Akkus aus etwa sechs separaten Zellen. Die Idee ist, isolierende Materialien zwischen die Batteriezellen einzustreuen, um jeden Brand auf eine Zelle zu beschränken.

Für heute sind die Station-Laptops (HP ZBook 15 G2) bemerkenswerte Innenausstattung mit Lithium-Akkus. Die NASA mindert das Risiko bei der Produktauswahl durch umfassende Tests, um festzustellen, ob eine Batterie während ihrer normalen Betriebsdauer wahrscheinlich beschädigt wird. Die NASA führt auch Stabilitätstests für alle Laptops durch, um Anomalien der Batterie (und anderer Hardware) auszusortieren; die in der Lage sein sollten, die meisten spontanen Batterieschmelzen abzufangen, bevor sie passieren.

Die für Batterietests benötigten Ressourcen sind einer der Gründe, warum die ISS Laptop-Upgrades nicht häufiger als alle 5-7 Jahre erhält.

"ausbrechende Feuersbrunst", ich habe es noch nie so gut ausgedrückt gesehen. Sehr passend.
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