北極星儲能網(wǎng)訊:如何提高電池電芯本身安全度，這是解決整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)包括儲能行業(yè)最根本的問(wèn)題，受制于目前技術(shù)發(fā)展問(wèn)題，我們不得不使用一些被動(dòng)的防護技術(shù)去解決相關(guān)的前期探測、預警以及后期防護的問(wèn)題。

——安徽中科中渙防務(wù)裝備技術(shù)有限公司第三事業(yè)部副總劉智

2020年8月26-28日，由中國能源研究會(huì )、中關(guān)村管委會(huì )、中關(guān)村科學(xué)城管委會(huì )指導，中國能源研究會(huì )儲能專(zhuān)委會(huì )、中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)院工程熱物理研究所聯(lián)合主辦的“第九屆儲能?chē)H峰會(huì )暨展覽會(huì )”在北京召開(kāi)。峰會(huì )主題聚焦“聚儲能十年之勢，創(chuàng )產(chǎn)業(yè)十四五新機”，同期舉辦儲能聯(lián)盟十年紀念論壇。北極星儲能網(wǎng)、北極星電力APP對本次峰會(huì )進(jìn)行全程直播。

在8月26日舉辦的“儲能創(chuàng )新論壇”上，安徽中科中渙防務(wù)裝備技術(shù)有限公司第三事業(yè)部副總劉智分享了題為“電化學(xué)儲能電站熱失控預警及消防系統”的報告。

安徽中科中渙防務(wù)裝備技術(shù)有限公司第三事業(yè)部副總 劉智

劉智：各位大家下午好，很高興在這里給大家介紹一下電化學(xué)儲能電站熱失控的系統，隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不管是新能源汽車(chē)也好，還是儲能也好都是一直在發(fā)展，然而我們所面臨的嚴峻的挑戰就是鋰電的安全問(wèn)題，大家經(jīng)常會(huì )在朋友圈看到相關(guān)的一些報道，包括像之前韓國以及美國報道的視頻，還是比較震撼的，我們接下來(lái)談到的鋰電安全，即是鋰電的本質(zhì)安全度。如何提高電池電芯本身安全度，這也是解決整個(gè)電池包括儲能行業(yè)最根本的問(wèn)題。受制于目前技術(shù)發(fā)展問(wèn)題，我們不得不運用被動(dòng)的防護去做好相關(guān)的前期探測、預警以及后期防護。

電池熱失控會(huì )產(chǎn)生大量的熱量，這個(gè)熱量會(huì )威脅到整個(gè)電池系統的安全性，同時(shí)也會(huì )伴隨有大量的煙氣產(chǎn)生，煙氣的內容也是非常復雜的，包含大量一氧化碳氣體和有機物的氣體，運用大量試驗數據和熱失控模型做了相應的仿真，我們可以通過(guò)各項環(huán)境參數做到提前的預警。其中探測幾個(gè)核心的參數值，第一個(gè)就是溫度，這個(gè)溫度別于跟BMS溫度探測，，通過(guò)環(huán)境溫度的變化量及絕對溫度值去判斷鋰電的熱失控情況，第二是煙霧參數，使用非光電煙霧傳感器，提高整個(gè)煙霧探測的靈敏度，第三個(gè)是一氧化碳氣體，在整個(gè)熱失控過(guò)程中是比較有代表性的氣體，大氣中的一氧化碳氣體濃度非常低，實(shí)際上在電池燃燒過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生190個(gè)PPBM以上濃度的一氧化碳。作為整個(gè)熱失控預警核心參數值，VOC數值也是早期探測的核心，一旦電池熱失控導致泄壓閥開(kāi)啟，一定會(huì )有大量電解液泄漏，揮發(fā)的電解液充斥整個(gè)PACK箱內部。最后是濕度，在車(chē)載領(lǐng)域，車(chē)輛可能涉及到一些防護等級，如果由于箱體老化振動(dòng)或者其他原因導致濕度過(guò)高，對電池也會(huì )產(chǎn)生安全隱患。

說(shuō)到防護，大家可能想對比一下目前市面上常用的一些滅火劑，到底能不能處理鋰電池熱失控，首先是干粉、二氧化碳，干粉滅火性大家都知道，是通過(guò)一種覆蓋的方式達到窒息，使整個(gè)火災撲滅，對于電化學(xué)內燃內熱火災，降溫作用有限，在真正工程案例中不可能備有大量干粉，第二個(gè)是二氧化碳和氮氣，它們兩個(gè)滅火原理同上，只是通過(guò)這樣隔絕氧氣，不帶走熱量的方式，也是難以真正實(shí)現滅火的。第三個(gè)是水系滅火器，水是我們比較認可的滅火器，有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，首先非常廉價(jià)，容易獲取，其次它對于這種火的降溫性能以及滅火性能是非常好的。再回到現實(shí)生活中來(lái)，不管是車(chē)載也好儲能也好，不可能把整個(gè)車(chē)扔到水里去，大系統級別儲能體系造價(jià)高，系統復雜，大量的水易導致系統絕緣失效，導致嚴重二次災害。本身電池熱失控并不是整個(gè)集裝箱同時(shí)熱失控，而是從一個(gè)單體電芯慢慢擴散到整個(gè)系統中，如果使用水會(huì )造成整個(gè)系統非常大的損失。

目前在儲能領(lǐng)域使用最為廣泛的七氟丙烷，對于電池實(shí)體火災是有效的，但是不能夠降低溫度，同時(shí)因為它是個(gè)氣體儲存裝置，一但氣體打開(kāi)之后氣體淹沒(méi)在整個(gè)房間，但對于后續的降溫，防復燃是沒(méi)有任何作用的。對比全氟己酮系統這個(gè)高效、環(huán)保、持續降溫的友好滅火劑，可吸走大量的熱量，給整個(gè)PACK箱進(jìn)行降溫，第二個(gè)介定強度是110千伏，不會(huì )因為像水或者像氣溶膠噴射以后，會(huì )導致整套系統覺(jué)絕緣性出現故障，同時(shí)它又是液體，是不需要進(jìn)行高壓儲存，無(wú)壓的儲存、無(wú)壓的運輸都給后續的使用帶來(lái)很大的便捷。

為了驗證其持續降溫的特性我們將兩塊電芯疊加在一起，通過(guò)熱失控的方法，通過(guò)自動(dòng)加熱的方法誘導它發(fā)生熱失控，箱體內有兩個(gè)噴頭，這兩個(gè)噴頭連接了我們的全氟己酮防護設備，初次試驗沒(méi)有運用任何手段進(jìn)行降溫，出了一個(gè)自然降溫的狀態(tài)，可以看到降溫趨勢和降溫速度比較慢，第二次在有全氟己酮的情況下，溫度上升以后，發(fā)生熱失控，實(shí)施全氟己酮的噴射，會(huì )有一個(gè)下降的趨勢，停止噴射后，溫度會(huì )繼續上升，這時(shí)會(huì )影響第二塊電芯，影響第三塊電芯，導致從單體熱失控逐步發(fā)展成系統熱擴散這是比較嚴重的問(wèn)題，通過(guò)點(diǎn)噴方式，把有限的藥劑通過(guò)不同時(shí)間去釋放它，達到比較理想的狀態(tài)，將熱失控以一個(gè)比較穩定的方式停下來(lái)，延長(cháng)了控制時(shí)間和控制的平均溫度。

這時(shí)我們的明星產(chǎn)品也是第四代鋰電池探測預警裝置，目前在車(chē)載、儲能都有應用，內置一氧化碳、溫度、煙霧、VOC四款傳感器，而且抑制主機體積小、接口眾多，能夠自動(dòng)啟動(dòng)，第一個(gè)功能是火災抑制功能，第二是點(diǎn)噴式功能，第三個(gè)就是一鍵啟停，第四個(gè)是具備二次細水霧抑制功能，當系統發(fā)現熱失控，首先噴射全氟己酮實(shí)現防控降溫，不會(huì )對其他電芯產(chǎn)生次生傷害，若此時(shí)依舊存在較高火災風(fēng)險，可以手動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現同一套主機和管路去噴射不同的藥劑，這就是我們給出的備用終極方案。擁有主備用電源切換和自檢功能，無(wú)壓儲存，同時(shí)可以通過(guò)內部的泵組實(shí)現內循環(huán)，自檢工作不需要拆機，不需要返廠(chǎng)監測，這也是設備的最大的優(yōu)勢。

今天就分享到這里，謝謝各位。

（轉自北極星儲能網(wǎng)）