登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
导致储能电站起火的原因很多,包括电池、电气设备本身的质量问题,也包括系统保护措施设计的不完备,PCS和BMS以及EMS等系统之间的控制及保护功能协调性差等,施工过程中出现的质量问题、运行和维护管理不当等均也是储能电站起火的原因。针对储能系统的起火、爆炸等事故发生的原因,电池本身的热失控,以及电池模块和系统的热失控扩散,是行业目前关注的焦点。
本文来源:鉴衡认证 微信公众号 ID:ChinaCGC
文 |牛栋华 徐圣钊 张光青 北京鉴衡认证中心
何为热失控,如何防范热失控,在热失控过程中如何抑制热失控扩散等问题,值得专文探讨。本文将从热失控的发生机理、防范措施以及相关测试标准对比等三个层面,予以详细解析。
一、何为热失控及热失控扩散
1、热失控
电化学电池以不可控制的方式通过自加热升高其温度的事故即为热失控。目前,多个标准中都有针对热失控的定义,见表1▼
热失控的产生源于电芯内部热量阶段性变化,其与电芯安全关系如图1所示▼
A1阶段:电芯在使用过程中首先会产生初始能量热扰动,引起热扰动的能量来源包括电芯内部正常的锂离子充放电化学反应、内部非正常化学反应(如不符合额定电压、电流、温度或有热传导的滥用造成的内部剧烈反应,外部和内部机械结构损伤最终造成的内部剧烈反应等),从而导致电芯产生热量。与此同时,电芯会向外进行热量散逸,同时部分化学反应会伴随吸热;
A2阶段:当电芯散逸的热量+反应消耗的热量≥电芯获得的热量时,电芯是安全的;
A3阶段:当电芯散逸的热量+反应消耗的热量<电芯获得的热量时,电芯产生温升ΔT。如果ΔT没有带来电芯内部新的放热反应,则电芯是安全的;
A4阶段:如有新的放热反应(如SEI膜的分解放热、电解液的分解放热、氟化物粘结剂的分解放热、电解液分解放热、正极活性材料分解放热、过充电时沉积出的金属锂与电解液发生反应放热、金属锂与粘结剂的反应放热、可燃物质的燃烧等),当这些反应放热所带来的电芯内部反应速度不可控时,电芯温度上升将不可控,便会引起A5阶段中我们常规所定义的热失控,如【图1】各储能相关标准中规定的电芯内部放热反应引起不可控温升的现象。
电芯在使用后的状态描述可分为未失效和失效两种状态。未失效即为电芯还可以在满足使用条件下继续使用,而失效状态则表明电芯不再适于继续使用。失效的状态描述又可分为安全状态和非安全状态两种:安全状态仅表现为电芯的容量衰减异常、内阻变化异常等;而非安全状态一般指电芯对外将产生不可控的能量释放。
当电芯发生热失控时,其能量释放、有毒有害物质释放的不可控即被定义为起火、爆炸,此时即可判定电芯发生了安全事故。
2、热失控扩散
热失控电池产生的热量高于它可以消散的热量时,热量进一步积累,可能导致火灾,爆炸和气体释放。如果电池系统中,由于一个电芯产生热失控而引发其他电芯热失控,即为热失控扩散。国家标准GB/T 36276—2018中给出的热失控扩散定义如表2所示。
二、热失控及热失控扩散产生的原因
1、热失控的引发原因
通过对不同标准中热失控的定义对比发现,热失控更多是被描述为:电池内部发生不可控温升的现象。
在电芯的实际使用过程中,其材料可逆容量、SEI阻抗、电解液组分、结构件物理指标等是一个动态变化过程,直接影响电芯充放电曲线、内阻等动态变化。如果电芯的实际使用条件(如温度限值、电压限值、电流值等)没有动态调整与之匹配,从而造成电芯内部结构加速损伤以及引发部分关键原材料加速失效的情况,称之为电芯滥用。滥用经常会最终导致电芯安全失效,即热失控。
热失控现象的产生原因可以分为两类:内因和外因。内因主要指在电池设计及制造过程中产生的原因;外因主要指在电池运输、安装及运行维护过程中由于人员、外部条件等导致的原因。分类概括如下▼
在诸多标准中提及的热失控触发方案仅是对其滥用方式的一种模拟,并不能完全表征电芯所有可能诱发热失控的原因。
2、热失控扩散的引发原因
电池系统发生热失控扩散最直接的诱因,包括发生热失控的电芯对其周围其他电芯的能量传导(包括热能、电能、机械能等)以及喷出物起火等。
能量传导
热能传导:当电池发生热失控时,通过电池正面接触而产生的侧向加热非常剧烈,导致被加热电池内部在厚度方向上温度梯度变大,由于电池前端面温度达到热失控触发温度进而产生热失控扩散。
图2 热失控扩散模型
2. 电能传导:某一电芯单体热失控与隔膜大面积收缩造成内部短路,这两者可互为因果关系,最终都会造成发生热失控的电芯能量迅速下降。在电池模块并联单元中,其他电芯会向发生热失控的电芯放电,导致发生热失控的电芯温度升高更多,同时,靠近已发生热失控单体的电芯将比远端电芯以更大功率放电,导致其温度迅速升高,从而促进热失控的扩散。
3. 机械能传导:某一电芯单体发生热失控,可能会对模组机械结构造成影响,或者其发生爆炸造成瞬间大量能量释放,对其周边的电芯也会造成一定程度的机械损伤,而这些机械损伤将增加其周边电芯发生失效的风险,严重时可直接导致其周边电芯发生热失控。
喷出物起火
电池发生热失控时会喷出高温气体和颗粒混合物,这些气体具有可燃性,极易发生火灾,这些高温喷出物以及喷出物燃烧产生的火焰会加热周围电池,从而加速热失控扩散的进程。
在电池系统发生热失控扩散过程中,上述多种诱因通常会同时发生作用。
三、热失控及热失控扩散的防范措施
1、热失控的防范措施
根据锂离子电池主要原材料【1】不同,在发生热失控时会有不同的起始温度以及不同的能量释放速度。如三元正极材料相对于磷酸铁锂正极材料电池,在相同容量情况下其能量释放速度相对较大,当然这还要考虑到电芯机械结构设计等多种因素。引起热失控的因素无非内部因素和外部因素的交互作用,滥用、机械损伤等外部因素最终也是通过诱发电芯内部材料剧烈反应而导致热失控。
因此,有关热失控的防范措施,需从诱发热失控的原因着手,通过分析上述内部、外部诱发因素,可以从推迟锂离子电芯失效速度以及降低热失控破坏力方面进行考虑,并从电芯获取能量来源、原材料、结构设计等方面着手。例如▼
★提升电能给予准确度(如动态并且准确适宜的充放电方案和电压、电流、温度监控方案)、以及提高材料稳定性等,可以通过活性材料体相掺杂研究、组分及烧结工艺研究、壳核结构研究等;
★降低副反应发生程度,可通过降低活性材料比表面积等,增加陶瓷涂层提高隔膜热稳定性,在正负极多孔电极配比内增加温度影响内阻材料(如PTC或NTC材料),改变电解液组分以提高稳定性及可靠性(如开发固态电解质、增加功能添加剂等);
★另外,当热失控发生时,还可以通过增加类似圆柱18650电池CID、VENT以及方型铝壳电池防爆阀等,以及OSD阻断设计来控制电芯能量释放方向性和及时性,进而降低破坏力。
热失控是非常严重的电芯失效模式之一,将可能直接对人身安全及财产安全造成损害。很多科研机构及电池企业都致力于通过技术手段规避电芯发生热失控的诱因,并且通过开发稳定可靠的触发方法来检测发生热失控时造成的危害程度。
注【1】:如正极材料类型(如磷酸铁锂、NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、钴酸锂、锰酸锂、镍锰二元材料、磷酸锰铁锂、以及混合使用等)、负极材料类型(人造石墨、天然石墨、MCMB、硅碳负极等)、隔膜类型(如是否有陶瓷、单层或多层结构、厚度等)、电解液配方等。
2、热失控扩散的防范措施
针对热失控扩散的防范措施,主要有▼
a)设计合理并且可靠的热交换策略,主要有液冷技术、风冷技术、吸热相变材料技术等,在电芯发生热失控时,及时将该电芯散发出来的热量导出模块或系统。这些技术的选择要考虑到电池系统有一定机械形变以及电气损伤后的可靠性;
b)根据电芯热扩散系数,设计合理的电池间距,避免触发热失控电芯相邻电芯温度的升高,降低因热传导导致的触发热失控的风险;
c)电路中增加电流限制功能元件,当部分回路电流、电压、温度出现异常时可快速、准确的切断回路电流,可有效避免电能传导;
d)开发具有阻燃、降温、灭火以及隔氧等功能的新材料;
e)设计可靠的能量以及有害物质(包括气体、液体、固体等)定向及定量释放策略,并配合可承受一定机械应力的结构,避免高温喷出物以及喷出物燃烧产生的火焰对周围电芯模块等产生影响。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
随着新能源发电占比不断提升及电力差价的拉大,储能收益的不确定性正急剧增加。储能应用已不再局限于简单并网与削峰填谷赚取差价,用户对储能系统的全生命周期性能、效率、收益变化、多元能量接入、协同控制以及电力现货交易策略等都方面提出了更高要求。技术赋能定制化策略赋能区域可持续发展继去年8
文/绿色和平地方气候行动力项目组中美贸易经历了戏剧不断、高潮迭起的一个半月。中国出口美国的储能锂电池关税一度在2025年4月被抬到173%之后,5月12日,中美双方于日内瓦经贸会谈后发布联合声明,美方将对中方全部进口产品加征30%关税。中美关税之战远未结束,仍在重塑中国新型储能产业的竞争格局与发
北极星储能网获悉,6月10日,亿纬锂能发布关于筹划发行H股股票并在香港联合交易所有限公司上市的提示性公告,宣布惠州亿纬锂能股份有限公司拟发行H股股票并在香港联合交易所有限公司主板挂牌上市。公司将充分考虑现有股东的利益和境内外资本市场的情况,在股东大会决议有效期内(即经公司股东大会审议
6月9日,安阳美景储能科技有限公司发布安阳市龙安区美景能源50MW/200MWh独立共享储能电站EPC总承包项目招标公告。拟在河南省安阳市龙安区马投涧镇境内建设储能电站一座,总装机容量50MW/200MWh。储能电站采用铅碳电池,采用户外预制舱布置方案。储能电站主要由储能电池系统,电池管理系统,储能变流器
远景动力近日宣布其位于美国田纳西州工厂的储能电池产线投产,一期产能7GWh,满足头部客户高品质储能产品需求,助力全球能源零碳转型。远景动力田纳西工厂于2012年建成投产,是全球最早在美大规模量产动力电池的企业。此次新建储能电池产线的投产将进一步巩固远景动力全球供应链布局。作为全球化布局最
北极星储能网获悉,6月7日,源电新能源全固态电池产业基地签约。项目计划总投资约25亿元,由浙江路贸通控股集团投资,将建设高端数字化工厂(固态系列产品)5GWh固态电池(兼容半固态)生产线,预计达产后年产值50亿元,税收1.5亿元,未来将导入锂空气燃料电池相关研发生产。同日下午,与产业股东路贸
作为中国储能行业领先的基于平台技术及人工智能驱动的可再生能源解决决方案及产品提供商之一,我们专注于研发并向我们的客户及/或终端用户提供储能系统解决方案及产品。公司围绕“AI+储能”战略,打造了储能生态产品的全栈技术体系,形成了从设备级控制到系统级优化的完整能力闭环,持续推动储能系统向
北极星储能网获悉,6月7日,深圳市龙华区工业和信息化局发布智慧储能研发中心及生产基地重点产业项目遴选方案,提到,智慧储能研发中心及生产基地项目围绕先进电池产品、储能电子产品、智能网联低速电动车产品研发和储能技术系统解决方案研发应用的功能定位。项目意向单位是中国具有影响力的备用蓄电池
2025年6月10-13日,全球光储行业年度盛会——SNECPVES第十八届(2025)国际太阳能光伏和智慧能源储能及电池技术与装备(上海)大会暨展览会(简称2025SNECPVES国际光伏储能两会)即将震撼开幕!会议时间:2025年6月10-12日会议地点:国家会展中心上海洲际酒店(上海市诸光路1700号)展览时间:2025年6月11-
6月5日,宁夏银川市人民政府办公室关于印发《银川高新区高质量发展实施方案(2025—2027年)》的通知。文件指出,积极招引动力电池、风机叶片、光伏组件等“新三样”及算力服务器等拆解回收利用项目,鼓励发展“互联网+回收”模式,强化全链条数字化监管,推进循环经济产业与合规化、标准化服务体系深
宁德时代重新入股江西升华后,双方的合作关系再进一步。这次宁德时代预定了更多磷酸铁锂产能。6月5日晚间,富临精工发布公告,子公司江西升华与宁德时代签署补充协议,对2024年8月达成的业务合作协议进行修订。协议修订后,宁德时代对江西升华的支持力度进一步增强,承诺的采购期间有所延长,采购规模
随着新能源发电占比不断提升及电力差价的拉大,储能收益的不确定性正急剧增加。储能应用已不再局限于简单并网与削峰填谷赚取差价,用户对储能系统的全生命周期性能、效率、收益变化、多元能量接入、协同控制以及电力现货交易策略等都方面提出了更高要求。技术赋能定制化策略赋能区域可持续发展继去年8
2025年2月国家发展改革委、国家能源局下发了《关于深化新能源上网电价市场化改革促进新能源高质量发展的通知》(发改价格〔2025〕136号),标志着我国新能源产业和电力市场建设进入新的发展阶段。新能源存量项目如何与“机制电量/价”衔接,增量项目如何进行科学投决,如何全面参与电力市场从单一的投
北极星储能网获悉,6月10日,广东惠州好能储300MW/600MWh独立储能电站一期(EPC+O)招标发布,项目资金来源为自筹资金64000万元,招标人为惠州好能储智慧能源有限公司。本项目分两期建设,其中一期容量为200MW/400MWh,终期300MW/600MWh。项目占地面积约27500平方米,房屋建筑面积约5000平方米,本期就近
6月10日,包头市工业和信息化局公布包头2025年5月份全市电力运行情况。截至2025年5月底,全市并网装机容量2083.01万千瓦,较上期新增9.77万千瓦(分布式光伏新增9.77万千瓦)。火电装机1106.97万千瓦(占全市装机容量的53.14%),火电中的公用电厂及自备电厂装机分别为691万千瓦和412.37万千瓦,可再生
6月9日,安阳美景储能科技有限公司发布安阳市龙安区美景能源50MW/200MWh独立共享储能电站EPC总承包项目招标公告。拟在河南省安阳市龙安区马投涧镇境内建设储能电站一座,总装机容量50MW/200MWh。储能电站采用铅碳电池,采用户外预制舱布置方案。储能电站主要由储能电池系统,电池管理系统,储能变流器
近日,山东电建一公司承建的国家“沙戈荒”新能源基地项目——华能库布齐沙漠鄂尔多斯南部新能源基地8GW光伏项目100万千瓦光伏先导工程全容量并网发电,让这片沙海戈壁焕发生机。项目规划新能源装机容量为1200万千瓦,其中风电400万千瓦,光伏800万千瓦。山东电建一公司负责先导工程一期100万千瓦光伏
6月9日,益能中卫200MW/400MWh共享储能电站项目招标公告发布。项目由宁夏益能新能源科技有限公司投资建设,建设规模为200MW/400MWh,建设地址位于宁夏回族自治区中卫市沙坡头区腾格里沙漠湿地北侧储能电站配套建设1座110kV储能升压站,拟通过1回110kV线路接入迎水桥330kV变电站。储能电站共设置40套5MW
日前,《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》印发。方案提出,锚定2060年前实现碳中和的远景目标,按照力争2030年前实现碳达峰目标进行安排部署。关于印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》的通知各县(区)人民政府、高新区管委会,市直有关单位,各有关企业:为全面贯彻落实市委、市政府关于碳达峰、碳中
北极星储能网获悉,6月9日,扬中经开区园博大道片区用户侧储能建设项目EPC总承包中标候选人公示,项目总装机规模为129MW/387MWh。第一中标候选人为大航电科(江苏)新能源有限公司,投标报价29423.379262万元,折合单价0.760元/Wh;第二中标候选人为江苏太阳能建工程有限公司,投标报价29762.643270万元
在彩云之南的红土秘境深处,创新的力量始终蓬勃涌动。云南省麻栗坡县面临着日益突出的电力供需矛盾,随着高比例新能源大规模接入,当地电网不仅要应对电压频率波动等挑战,还要解决电力时空分布不均的问题,因此迫切需要建设规模化储能设施,以实现电能跨时段的高效调配。近日,海博思创在云南省麻栗坡
1、中石油1300MW海上风电项目开标近日,中国石油某海上风电项目第一阶段前期技术咨询及专题报告编制中标候选人公示,第一中标候选人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,投标报价:42150943.4元。中石油某海上风电项目位于南方某海域,项目总装机容量为1300MW,包含89台14MW及以上风机,
随着新能源发电占比不断提升及电力差价的拉大,储能收益的不确定性正急剧增加。储能应用已不再局限于简单并网与削峰填谷赚取差价,用户对储能系统的全生命周期性能、效率、收益变化、多元能量接入、协同控制以及电力现货交易策略等都方面提出了更高要求。技术赋能定制化策略赋能区域可持续发展继去年8
作为安大略省有史以来规模最大储能招标计划的中标者,一些储能开发商计划部署的电池储能项目正面临当地社区的强烈反对。储能系统开发商CompassGreenfieldDevelopment公司去年中标的电池储能项目已破土动工。2023年,安大略省独立电力系统运营商(IESO)在其首个E-LT1招标中,为中标的多个储能项目签署
近日,思格新能源携手保加利亚可再生能源企业TrakiaMT,成功完成保加利亚南部MalkoTarnovo镇20MWh大型地面光伏储能项目建设。项目坐落于保加利亚与土耳其交界的群山之间,随着光储项目的建成运行,不仅实现了清洁电力在山区的稳定输出,也为提升区域能源独立性和用能安全奠定了坚实基础。拥有“玫瑰之
作者:彭鹏1王成东2陈满1王青松2雷旗开1金凯强2单位:1.南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室引用本文:彭鹏,王成东,陈满,等.某钛酸锂电池储能电站热失控致灾危害评价[J].储能科学与技术,2025,14(4):1617-1630.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1006本
北极星储能网获悉,雄韬股份5月29日在投资者互动平台表示,60Ah固态电池是公司最新研发的重大成果,通过“原位聚合固态电解质技术”和“电极内部电解质动态成膜固化技术”两大核心技术的突破,彻底消除电池热失控风险,并解决“固-固”界面难题,完美适配数据中心、储能电站、轨道交通等对安全性有严苛
全球新能源产业进入高速增长期,但政策不确定性、技术迭代加速、国际竞争加剧等因素导致法律风险频发。近年来,全球新能源产业呈现爆发式增长态势。然而,行业高速发展背后暗藏多重法律风险。(作者:莫泰京北京市盈科律师事务所律师)新能源行业法律风险白皮书——合规挑战与应对策略目录一、行业趋势
传统储能电站安全防护技术多基于气体、温感和烟感等传感器进行被动监测和事后消防处置,难以应对电池仓内部锂电池热失控、电解液泄漏、电弧放电和绝缘材料高温老化等突发性隐患。采日能源凭借在储能领域的技术沉淀,创新推出“微粒子主动安全预警技术”,以“防患于未然”的科技理念,为储能电站构筑起
北极星储能网获悉,5月21日,杭州西力智能科技发布2025年度“提质增效重回报”行动方案,提到2025年,公司将对国网24版单/三相费控智能电能表、南网24版单/三相智能网关电能表、国网智能融合终端(无线公网4G-HPLC)、专变采集终端III型(无线公网4G)、双模芯片及双模通信模块、计量互感器及面向储能电
近日,国家重点研发计划“战略性科技创新合作”重点专项“钠离子储能电池热失控机理及火灾危险性评价技术合作研究”项目启动会在广州召开。本项目由南网储能公司牵头,联合中国科学技术大学、武汉大学、暨南大学、广西电网有限责任公司、香港理工大学等境内外储能安全领域的领军单位组成项目核心技术攻
电芯已成为当下市场经济发展的主要推手,技术也亟需突破。2025年,储能电芯已进入深度洗牌与技术博弈的产业周期;与此同时,新能源汽车高速发展正在倒逼动力电池向“更严苛的安全标准”、“更全面的性能提升”方向进行着“质”的跃迁;此外,低空经济的推进下,激活了eVTOL电池市场。在这场电芯产业竞
瑞浦兰钧旗下PHEV系列问顶54Ah电芯产品率先通过新国标认证(《GB38031-2025电动汽车用动力蓄电池安全要求》),瑞浦兰钧成为行业首批达标企业。根据工业和信息化部消息,我国将于2026年7月1日起正式实施电动汽车用动力蓄电池新的强制性国家标准。作为新能源行业领跑者,瑞浦兰钧率先通过了GB38031-2025
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!