創(chuàng)為新能源科技有限公司項(xiàng)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(jī)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(jī)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(xiàng)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(hù)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)支撐，滅火劑和滅火措施的有效性均未得到有效性驗(yàn)證，需要針對儲能電站的消防安全進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。時(shí)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(bào)警及火災(zāi)抑制功能的鋰電池箱火災(zāi)報(bào)警和防護(hù)裝置；GB《電動汽車用動力蓄電池安全要求》標(biāo)準(zhǔn)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(hù)，不涉及生產(chǎn)和運(yùn)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(xiàng)目建設(shè)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化工作仍在同步進(jìn)行；日本為促進(jìn)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(xiǎn)物質(zhì)和大規(guī)模儲能電池進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。

熱失控預(yù)警研究

在國內(nèi)，部分團(tuán)隊(duì)對熱失控及熱擴(kuò)展早期形成識別方法進(jìn)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(jìn)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(hù)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(shí)主要會發(fā)生以下反應(yīng)：1）層狀正極材料因?yàn)檫^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(fù)極表面析出金屬Li。

儲能安全防護(hù)措施

火災(zāi)事故一旦發(fā)生就會造成嚴(yán)重后果，黃丁來表示，從內(nèi)部安全、外部安全設(shè)計(jì)、早期熱失控預(yù)警、防護(hù)技術(shù)及控制、外部消防接口等五個(gè)方面對儲能安全進(jìn)行防護(hù)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(jì)，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(jì)方面，可以從1）電氣系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)；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(jìn)行早期的熱失控探測。同時(shí)，加強(qiáng)系統(tǒng)的聯(lián)動控制（如BMS、PCS、空調(diào)等聯(lián)動控制）。

在防護(hù)技術(shù)及控制方面，可采取電池系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)和防護(hù)裝置聯(lián)動控制策略，進(jìn)行PACK箱體的熱擴(kuò)展防護(hù)，撲滅初期電池火災(zāi)，延遲熱失控傳播時(shí)間。

最后，設(shè)計(jì)外部消防接口，對接消防車全淹沒式消防設(shè)計(jì)。