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電化學(xué)儲(chǔ)能火災(zāi)事故頻發(fā)，已成為行業(yè)發(fā)展過(guò)程的瓶頸和痛點(diǎn)。在日前舉行的2023世界儲(chǔ)能大會(huì)上，專(zhuān)家指出，安全技術(shù)是電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展的重要支撐，并分享了提升電化學(xué)儲(chǔ)能安全的多種解決路徑及其最新成果。
“電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)正快速發(fā)展，但事故概率還是較高。2022年，在我國(guó)建成的規(guī)模以上且運(yùn)行中的470多座儲(chǔ)能電站中，發(fā)生了3起火災(zāi)事故。也就是說(shuō)，在我國(guó)每座儲(chǔ)能電站每年大概有4‰~6‰的概率發(fā)生火災(zāi)，世界范圍內(nèi)這一數(shù)字是2‰~3‰。”歐盟科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孫金華表示，要解決這個(gè)痛點(diǎn)問(wèn)題，需要構(gòu)筑好儲(chǔ)能電站安全的“三道防線(xiàn)”，即電池本體安全、運(yùn)維過(guò)程安全、消防安全。
他進(jìn)一步表示，在這三方面，業(yè)界均已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。“我們從電池材料和整體設(shè)計(jì)入手，有效提升了電池的安全性，電池的熱失控概率低至10-8；過(guò)程安全方面，有集常溫散熱、高溫隔熱為一體的電池模組熱管理以及熱失控耦合技術(shù)，可以迅速阻斷電池運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量；消防安全方面發(fā)展了全氟己酮高滅火抗復(fù)燃的技術(shù)、液氮滅火技術(shù)等。上述技術(shù)多數(shù)已在儲(chǔ)能行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。”孫金華說(shuō)。
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所研究員李泓則指出，固態(tài)電池具有較高安全性已為業(yè)界所共認(rèn)，但固態(tài)電池研發(fā)存在技術(shù)難點(diǎn)。因此，其團(tuán)隊(duì)以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，提出原位固態(tài)化技術(shù)，以支持半固態(tài)和全固態(tài)電池生產(chǎn)。該技術(shù)通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，將液體電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為固體電解質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)與電極材料表面的原子級(jí)接觸，鈍化正極表面，從而綜合平衡高能量、高安全、低體積膨脹、低內(nèi)阻、寬溫區(qū)等性能要求。
“基于該技術(shù)生產(chǎn)的混合固液電池具有更高的安全性和電芯持續(xù)充放電性能，已于近年落地應(yīng)用。”李泓表示，“但總體來(lái)說(shuō)，混合固液電池的推廣應(yīng)用依然任重道遠(yuǎn)，我們希望從混合固液技術(shù)開(kāi)發(fā)走向全固態(tài)電池，研發(fā)出具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)路線(xiàn)。”
“安全的成本是無(wú)價(jià)的，但安全成本的底線(xiàn)是‘有價(jià)’的，并且可以進(jìn)行量化。”寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司總工程師許金梅指出，儲(chǔ)能系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，具有場(chǎng)景差異化、集成規(guī)?；?、系統(tǒng)高壓化等典型特征，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，其安全目標(biāo)、適配的安全技術(shù)也各有差異。對(duì)此，她分享了寧德時(shí)代的安全防護(hù)思路。
“首先應(yīng)該根據(jù)電源側(cè)不同場(chǎng)景，構(gòu)建不同安全設(shè)計(jì)目標(biāo)；隨后根據(jù)該目標(biāo)，從安全技術(shù)平臺(tái)中選擇不同的技術(shù)組合；在測(cè)試驗(yàn)證階段，要求產(chǎn)品在全壽命周期終點(diǎn)依然能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)體系的要求，保障用戶(hù)資產(chǎn)安全；在產(chǎn)品運(yùn)行階段，采用AI技術(shù)手段，多維度監(jiān)控安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警，提前安排設(shè)備檢修；最后，采用概率安全分析方法，量化儲(chǔ)能產(chǎn)品的失效概率，驗(yàn)證安全設(shè)計(jì)目標(biāo)是否達(dá)成，如存在偏差，則再次循環(huán)上述流程，直至達(dá)成安全設(shè)計(jì)目標(biāo)為止。”許金梅說(shuō)，“據(jù)評(píng)估，采用該安全防護(hù)思路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，安全等級(jí)會(huì)提升2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，但成本不會(huì)有明顯增加。”
