創(chuàng)為新能源科技有限公司項目總監(jiān)黃丁來
7月10-11日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會與國際自動機工程師學(xué)會聯(lián)合主辦的首屆中國國際電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會在河北保定召開，大會邀請國內(nèi)外電動汽車領(lǐng)域眾多知名機構(gòu)的領(lǐng)袖人物出席，從整車、動力電池、BMS和其它零部件等多方面探討電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新，凝聚全球產(chǎn)業(yè)鏈之力共謀電動汽車安全品質(zhì)提升。
7月10日下午，創(chuàng)為新能源科技有限公司項目總監(jiān)黃丁來在會上發(fā)表了題為《基于氣相分析的熱失控預(yù)警應(yīng)用技術(shù)研究》的主題演講，分享了儲能安全法規(guī)現(xiàn)狀、熱失控預(yù)警研究、儲能安全防護方案等。
儲能安全法規(guī)現(xiàn)狀
黃丁來介紹，目前國內(nèi)外鋰離子電池儲能電站因熱失控導(dǎo)致火災(zāi)安全事故呈高發(fā)態(tài)勢，嚴重制約儲能技術(shù)應(yīng)用甚至是儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
針對電化學(xué)儲能電站消防方面的工程中應(yīng)用的滅火系統(tǒng)沒有相應(yīng)標準支撐，滅火劑和滅火措施的有效性均未得到有效性驗證，需要針對儲能電站的消防安全進行系統(tǒng)性深入性的研究。
目前，在國內(nèi)，從法規(guī)方面看，汽車標準比較活躍，從2014年發(fā)展新能源汽車一直到現(xiàn)在出臺了不少關(guān)于電動汽車安全方面的交通行業(yè)標準。時間較近的法規(guī)中，《城市公共汽電車車輛專用安全設(shè)施技術(shù)要求》（JT/T1240-2019）規(guī)定，鋰電池箱應(yīng)配置具有熱失控預(yù)警、火災(zāi)報警及火災(zāi)抑制功能的鋰電池箱火災(zāi)報警和防護裝置；GB《電動汽車用動力蓄電池安全要求》標準僅考慮電動汽車用鋰離子電池單體、電池包或系統(tǒng)最基本的安全要求以提供對人身的安全保護，不涉及生產(chǎn)和運輸安全，也不涉及性能和功能特性。
在國外，美國鋰電池儲能項目建設(shè)進展相對緩慢，消防安全問題成為主要阻力之一；德國政府盡管并沒有限制儲能系統(tǒng)應(yīng)用于室內(nèi)，但也明確提出德國儲能市場雖趨于成熟，但安全規(guī)則的標準化工作仍在同步進行；日本為促進儲能技術(shù)應(yīng)用，一些涉及儲能的審批程序雖逐步簡化，但仍通過有關(guān)指南和條例規(guī)范儲能技術(shù)應(yīng)用，包括火災(zāi)與災(zāi)害管理局、內(nèi)政和通信部制定的消防條例和防火條例，都對危險物質(zhì)和大規(guī)模儲能電池進行了相應(yīng)的規(guī)定。
熱失控預(yù)警研究
在國內(nèi)，部分團隊對熱失控及熱擴展早期形成識別方法進行了研究，北京理工大學(xué)對于電芯配組的功率、內(nèi)阻、容量、極化、溫升、電壓、自放電率等參數(shù)進行了研究； 清華大學(xué)開展了基于內(nèi)阻變化的熱失控探測研究；沈陽消防研究所開展了電動汽車電氣火災(zāi)防護技術(shù)研究；天津消防研究所開展不同滅火藥劑對電池火災(zāi)抑制效果的研究；煙臺創(chuàng)為開展了多傳感器融合的熱失控預(yù)警技術(shù)研究，并成功應(yīng)用于多家新能源客車廠和儲能電站 ；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究了七氟丙烷等滅火劑對鋰電池火災(zāi)的滅火效率 。
黃丁來表示，過充是鋰離子電池在使用過程中可能面臨的濫用場景，鋰離子電池發(fā)生過充時主要會發(fā)生以下反應(yīng)：1）層狀正極材料因為過度脫鋰而發(fā)生結(jié)構(gòu)的坍塌；2）正極材料電勢過高，引起電解液的氧化分解；3）過量的Li導(dǎo)致負極表面析出金屬Li。
儲能安全防護措施
火災(zāi)事故一旦發(fā)生就會造成嚴重后果，黃丁來表示，從內(nèi)部安全、外部安全設(shè)計、早期熱失控預(yù)警、防護技術(shù)及控制、外部消防接口等五個方面對儲能安全進行防護尤為重要。
在內(nèi)部安全方面，可添加對電池電化學(xué)性能影響小的阻燃添加劑，做好熱失控阻隔設(shè)計，發(fā)展的“三明治”式結(jié)構(gòu)阻隔方法能夠有效阻隔電池組內(nèi)的熱失控傳播。
在外部安全設(shè)計方面，可以從1）電氣系統(tǒng)的安全設(shè)計；2）BMS在線熱管理及干預(yù)（干預(yù)包括：切斷充電電源、降低功率等）；3）電解液泄漏檢測發(fā)現(xiàn)早期隱患；4）綜合熱管理系統(tǒng)保證電池工作在正常溫度等方面著手。
早期熱失控預(yù)警則可以根據(jù)電池?zé)崾Э厍氨碚鲄?shù)體系體系，進行早期的熱失控探測。同時，加強系統(tǒng)的聯(lián)動控制（如BMS、PCS、空調(diào)等聯(lián)動控制）。
在防護技術(shù)及控制方面，可采取電池系統(tǒng)安全防護技術(shù)和防護裝置聯(lián)動控制策略，進行PACK箱體的熱擴展防護，撲滅初期電池火災(zāi)，延遲熱失控傳播時間。
最后，設(shè)計外部消防接口，對接消防車全淹沒式消防設(shè)計。
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