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安徽中科中涣防务装备技术有限公司第三事业部副总 刘智
刘智:各位大家下午好,很高兴在这里给大家介绍一下电化学储能电站热失控的系统,随着产业的发展,不管是新能源汽车也好,还是储能也好都是一直在发展,然而我们所面临的严峻的挑战就是锂电的安全问题,大家经常会在朋友圈看到相关的一些报道,包括像之前韩国以及美国报道的视频,还是比较震撼的,我们接下来谈到的锂电安全,即是锂电的本质安全度。如何提高电池电芯本身安全度,这也是解决整个电池包括储能行业最根本的问题。受制于目前技术发展问题,我们不得不运用被动的防护去做好相关的前期探测、预警以及后期防护。
电池热失控会产生大量的热量,这个热量会威胁到整个电池系统的安全性,同时也会伴随有大量的烟气产生,烟气的内容也是非常复杂的,包含大量一氧化碳气体和有机物的气体,运用大量试验数据和热失控模型做了相应的仿真,我们可以通过各项环境参数做到提前的预警。。其中探测几个核心的参数值,第一个就是温度,这个温度别于跟BMS温度探测,,通过环境温度的变化量及绝对温度值去判断锂电的热失控情况,第二是烟雾参数,使用非光电烟雾传感器,提高整个烟雾探测的灵敏度,第三个是一氧化碳气体,在整个热失控过程中是比较有代表性的气体,大气中的一氧化碳气体浓度非常低,实际上在电池燃烧过程中,会产生190个PPBM以上浓度的一氧化碳。作为整个热失控预警核心参数值,VOC数值也是早期探测的核心,一旦电池热失控导致泄压阀开启,一定会有大量电解液泄漏,挥发的电解液充斥整个PACK箱内部。最后是湿度,在车载领域,车辆可能涉及到一些防护等级,如果由于箱体老化振动或者其他原因导致湿度过高,对电池也会产生安全隐患。
说到防护,大家可能想对比一下目前市面上常用的一些灭火剂,到底能不能处理锂电池热失控,首先是干粉、二氧化碳,干粉灭火性大家都知道,是通过一种覆盖的方式达到窒息,使整个火灾扑灭,对于电化学内燃内热火灾,降温作用有限,在真正工程案例中不可能备有大量干粉,第二个是二氧化碳和氮气,它们两个灭火原理同上,只是通过这样隔绝氧气,不带走热量的方式,也是难以真正实现灭火的。第三个是水系灭火器,水是我们比较认可的灭火器,有几个优点,首先非常廉价,容易获取,其次它对于这种火的降温性能以及灭火性能是非常好的。再回到现实生活中来,不管是车载也好储能也好,不可能把整个车扔到水里去,大系统级别储能体系造价高,系统复杂,大量的水易导致系统绝缘失效,导致严重二次灾害。本身电池热失控并不是整个集装箱同时热失控,而是从一个单体电芯慢慢扩散到整个系统中,如果使用水会造成整个系统非常大的损失。
目前在储能领域使用最为广泛的七氟丙烷,对于电池实体火灾是有效的,但是不能够降低温度,同时因为它是个气体储存装置,一但气体打开之后气体淹没在整个房间,但对于后续的降温,防复燃是没有任何作用的。对比全氟己酮系统这个高效、环保、持续降温的友好灭火剂,可吸走大量的热量,给整个PACK箱进行降温,第二个介定强度是110千伏,不会因为像水或者像气溶胶喷射以后,会导致整套系统觉绝缘性出现故障,同时它又是液体,是不需要进行高压储存,无压的储存、无压的运输都给后续的使用带来很大的便捷。
为了验证其持续降温的特性我们将两块电芯叠加在一起,通过热失控的方法,通过自动加热的方法诱导它发生热失控,箱体内有两个喷头,这两个喷头连接了我们的全氟己酮防护设备,初次试验没有运用任何手段进行降温,出了一个自然降温的状态,可以看到降温趋势和降温速度比较慢,第二次在有全氟己酮的情况下,温度上升以后,发生热失控,实施全氟己酮的喷射,会有一个下降的趋势,停止喷射后,温度会继续上升,这时会影响第二块电芯,影响第三块电芯,导致从单体热失控逐步发展成系统热扩散这是比较严重的问题,通过点喷方式,把有限的药剂通过不同时间去释放它,达到比较理想的状态,将热失控以一个比较稳定的方式停下来,延长了控制时间和控制的平均温度。
这时我们的明星产品也是第四代锂电池探测预警装置,目前在车载、储能都有应用,内置一氧化碳、温度、烟雾、VOC四款传感器,而且抑制主机体积小、接口众多,能够自动启动,第一个功能是火灾抑制功能,第二是点喷式功能,第三个就是一键启停,第四个是具备二次细水雾抑制功能,当系统发现热失控,首先喷射全氟己酮实现防控降温,不会对其他电芯产生次生伤害,若此时依旧存在较高火灾风险,可以手动启动,实现同一套主机和管路去喷射不同的药剂,这就是我们给出的备用终极方案。拥有主备用电源切换和自检功能,无压储存,同时可以通过内部的泵组实现内循环,自检工作不需要拆机,不需要返厂监测,这也是设备的最大的优势。
今天就分享到这里,谢谢各位。
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