從目前的項(xiàng)目示范性和商業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)來看,部分儲能設(shè)備仍存在一定風(fēng)險,這也對研發(fā)體系提出了更高要求。以2021年特斯拉電池在澳大利亞發(fā)生的熱蔓延事故為例,短路導(dǎo)致電子元件起火,并引發(fā)電池?zé)崾Э?,進(jìn)而通過泄壓口熱蔓延到相鄰單元。特斯拉通過電池包的安全改善,有效避免了熱蔓延進(jìn)一步發(fā)展?;谶@樣的行業(yè)背景,各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)要求隨之誕生,對儲能發(fā)展提出了更高的安全和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
安全失效因素主要有四大類:機(jī)械濫用、內(nèi)部瑕疵、電氣濫用、環(huán)境濫用。這些因素最終會導(dǎo)致起火、爆炸等一系列不可挽回的局面。
在機(jī)械因素方面,通過對化學(xué)體系的改善,能夠?qū)崿F(xiàn)對熱針刺的有效對應(yīng),讓電池包在惡劣情況下不會出現(xiàn)起火爆炸情況。而在美國亞利桑那州出現(xiàn)的儲能事故,則是由于電池包設(shè)計(jì)或制造不良,即內(nèi)部瑕疵問題導(dǎo)致電池包在運(yùn)行過程中出現(xiàn)拉弧,繼而引發(fā)事故。在電、熱因素方面,電池過充、過放和短路等會導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)熱。在過充情況下,電池單體溫度可以攀升至近750攝氏度,電池的安全性受到極大挑戰(zhàn)。電能及化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化問題如何解決?如何降低外界電能輸入?這需要提升儲能設(shè)備化學(xué)體系穩(wěn)定性,降低電能及化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)化的功率及能量問題,遏制焦耳熱產(chǎn)熱。
解決安全問題要通過多維度視角,不應(yīng)只局限于材料層級,也需要構(gòu)建多重安全保護(hù),同時應(yīng)注重本征安全、被動安全、主動安全。
本征安全需要研究高熱穩(wěn)定正負(fù)極材料,進(jìn)行安全隔膜設(shè)計(jì),還需要研究電解液安全添加劑,并設(shè)計(jì)安全的電芯結(jié)構(gòu)。同時,還要嚴(yán)格控制工藝參數(shù),減少制造過程中的不良品。被動安全范圍比較廣泛,主要針對技術(shù)層面,需要在電池包內(nèi)設(shè)置被動安全措施,出現(xiàn)問題時及時進(jìn)行預(yù)報并采取消火措施。而主動安全則是對電池包進(jìn)行監(jiān)控,對異常及時發(fā)現(xiàn),及時處理。
原標(biāo)題:海辰儲能中央研究院副院長方晨旭: 多維度構(gòu)建儲能安全保護(hù)屏障