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安全技术支撑电化学储能发展

发布时间:2023/11/17 阅读:295次

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  电化学储能火灾事故频发,已成为行业发展过程的瓶颈和痛点。在日前举行的2023世界储能大会上,专家指出,安全技术是电化学储能发展的重要支撑,并分享了提升电化学储能安全的多种解决路径及其最新成果。


  “电化学储能行业正快速发展,但事故概率还是较高。2022年,在我国建成的规模以上且运行中的470多座储能电站中,发生了3起火灾事故。也就是说,在我国每座储能电站每年大概有4‰~6‰的概率发生火灾,世界范围内这一数字是2‰~3‰。”欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授孙金华表示,要解决这个痛点问题,需要构筑好储能电站安全的“三道防线”,即电池本体安全、运维过程安全、消防安全。


  他进一步表示,在这三方面,业界均已取得长足进展。“我们从电池材料和整体设计入手,有效提升了电池的安全性,电池的热失控概率低至10-8;过程安全方面,有集常温散热、高温隔热为一体的电池模组热管理以及热失控耦合技术,可以迅速阻断电池运行过程中产生的热量;消防安全方面发展了全氟己酮高灭火抗复燃的技术、液氮灭火技术等。上述技术多数已在储能行业得到广泛应用。”孙金华说。


  中国科学院工程热物理研究所研究员李泓则指出,固态电池具有较高安全性已为业界所共认,但固态电池研发存在技术难点。因此,其团队以实际应用为导向,提出原位固态化技术,以支持半固态和全固态电池生产。该技术通过化学或电化学反应,将液体电解质转换为固体电解质,以实现电解质与电极材料表面的原子级接触,钝化正极表面,从而综合平衡高能量、高安全、低体积膨胀、低内阻、宽温区等性能要求。


  “基于该技术生产的混合固液电池具有更高的安全性和电芯持续充放电性能,已于近年落地应用。”李泓表示,“但总体来说,混合固液电池的推广应用依然任重道远,我们希望从混合固液技术开发走向全固态电池,研发出具有商业竞争性的技术路线。”


  “安全的成本是无价的,但安全成本的底线是‘有价’的,并且可以进行量化。”宁德时代新能源科技股份有限公司总工程师许金梅指出,储能系统是一项系统性工程,具有场景差异化、集成规模化、系统高压化等典型特征,根据应用场景的不同,其安全目标、适配的安全技术也各有差异。对此,她分享了宁德时代的安全防护思路。


  “首先应该根据电源侧不同场景,构建不同安全设计目标;随后根据该目标,从安全技术平台中选择不同的技术组合;在测试验证阶段,要求产品在全寿命周期终点依然能满足标准体系的要求,保障用户资产安全;在产品运行阶段,采用AI技术手段,多维度监控安全风险,实现智能预警,提前安排设备检修;最后,采用概率安全分析方法,量化储能产品的失效概率,验证安全设计目标是否达成,如存在偏差,则再次循环上述流程,直至达成安全设计目标为止。”许金梅说,“据评估,采用该安全防护思路设计的产品,安全等级会提升2~3个数量级,但成本不会有明显增加。”


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