中科久安-储能用锂离子电池火灾孕育机理及关键防控技术

储能用锂离子电池火灾孕育机理及关键防控技术李 煌安徽中科久安新能源有限公司电话：18160882301邮件：lihuang@ahzhfw.com安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽22一、电化学储能电站发展及火灾形势二、锂离子电池火灾孕育机理三、电化学储能系统火灾防控技术四、电化学储能系统火灾抑制技术产品安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽3MW级别交流侧储能使用年限越长，火灾事故概率增加Ø 调 峰 调 频Ø 削 峰 填 谷Ø 电 压 支 撑Ø 缓解线路阻塞2011-2021年全国电化学储能电站装机规模截止21年底累计装机量5791.2MWMW级别用户侧储能近年来装机量实现跨越式上升2011-2021年全球电化学储能电站安全事件31100001781韩国储能电站火灾澳洲储能电站火灾共发生32起储能电站火灾其中17年后30起2安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽4Ø 近年来，电化学储能电站火灾时有发生Ø 亟需发展锂离子电池火灾防控技术及产品，满足储能行业安全需求 重点：火灾早期预测预警技术 & 高效灭火技术 2018年8月江苏某储能项目起火• 一、2021年4月北京某储能项目起火Ø 2018年8月 江苏用户侧储能电站火灾;Ø 2021年4月 韩国忠清南道洪城储能系统发生起火;Ø 2021年4月 北京丰台区直流光储充一体化电站发生火灾；Ø 2021年7月 澳大利亚储能项目火灾持续4天；Ø 2022年4月 美国某储能项目火灾阴燃5天；2021年7月澳大利亚储能起火2022年4月美国某储能项目起火安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽5二、锂离子电池火灾孕育机理安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽6温度高温低温自放热反应危险气体正极材料分解放热SEI 膜分解90-100℃负极-电解液反应120 ℃隔膜融化120-140℃265℃ LiMn2O4210℃ LiNixCoyMnzO2160℃LiNi0.8Co0.15Al0.05O2150℃ LiCoO2310℃ LiFePO4电解液分解200℃ 电池内部的热失控孕育过程[1] L. Lu et al. / Journal of Power Sources, 2013. [2] X. Feng et al. / Journal of Power Sources, 2014.产热曲线与散热曲线H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、HF等安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽77过 充过 热产气爆炸燃烧方形圆柱形热失控反应产热储能磷酸铁锂热失控触发方式与行为磷酸铁锂热失控内部化学反应流程1. SEI 膜分解2222324221(CH OCO Li)Li CO +C H+CO+O22. 负极与电解液反应34323242LiC H O (EC)Li COC H46323362LiC H O (PC)Li COC H3. 正负极短接产生大量焦耳热4. 粘结剂分解反应与析出锂金属反应222CHCFLiLiFCHCF0.5H  5.磷酸铁锂正极分解反应0422722Li FePOFe P O +0.5O高温磷酸铁锂热失控内部具体化学反应Energy Storage Materials, Volume 31, 2020,Pages 195-220,安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽8单体被触发热失控( 机 械 、热、电)释 放 大量 热 并剧 烈 加热 毗 邻电池毗 邻 电 池被 触 发 热失 控 ， 热失 控 在 电池间扩散整个电池系统发生火灾、爆炸事故热扩散、火蔓延强 热火 焰可燃&毒性气体大规模火灾事故安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽9三、电化学储能系统火灾防控技术安徽中科久安新能源有限公司限公司能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科久安新能源有限公司安徽中科安徽101难题1：内部化学反应机制不明，监测预警困难难...