怎么避免锂离子电池储能体系热失控
江森自控公司工程消防产品司理Derek Sandahl日前对怎么避免锂离子电池热失控并引发火灾的最佳办法进行了剖析和讨论。他在宣布的一篇文章中指出，安全办理锂离子电池储能体系应该成为储能职业头等大事。
现在许多国家都拟定了雄心壮志的减排方针，以削减全球碳排放量。由此产生的对可再生能源的出资正在推进储能体系（ESS）职业的快速添加。依据调研组织的估计，2018年到2026年，全球储能市场规模将以35％复合年添加率添加。
锂离子电池储能体系现在成为全球一种干流的储能技能。依据现在的发展速度，到2026年，全球电池储能市场规模估计将到达230亿美元。风力发电场、太阳能发电场和数据中心挑选选用锂离子电池储能体系的原因许多，其间包含成本可接受性。一方面，锂离子电池具有很高的能量密度，并且在容量方面具有更高的扩展潜力。另一方面，其自放电率也相对较低，不到镍基电池的一半。并且锂离子电池简直不需求维护，也不需求定时放电。
尽管锂离子电池具有许多长处，但也有一些局限性。锂离子电池需求选用杂乱的电池办理体系（BMS），以保证它们在受控参数（如电压、温度和充电状况）范围内作业，这些参数会跟着电池的功能退化而调整。假如办理不妥，或许电池遭受其他方式的乱用，或许导致电池毛病的风险，添加热失控和火灾的风险。
而首要选用锂离子电池的职业厂商需求一种新的、全面的解决方案，以有用检测电池毛病并进行干涉，以避免热失控以及引发火灾的风险。
热失控的风险
假如电池遭受乱用，或许会导致热失控，然后开释有毒和可燃气体。单个电池单元中产生的热失控会敏捷分散，然后导致相邻电池单元的热失控级联。热失控或许终究导致灾难性的火灾事情。
众所周知，锂离子电池假如起火很难熄灭。选用气体按捺和喷淋消防体系底子无效。尽管这样的消防体系能够减缓火势的添加和热量，但一旦热失控开端，还不足以彻底熄救活势。熄灭这类火灾的最有用办法是在数小时乃至数天的时间内选用很多的水熄灭。在许多当地，尤其是那些偏僻的当地或缺水的当地，难以选用这种做法，乃至是无法完成的。
不幸的是，储能职业最近几年产生了许多这样的火灾事情。2017年11月，布置在比利时布鲁塞尔邻近的一个并网衔接的锂离子电池储能体系产生的火灾产生很多有毒烟雾，迫使当地居民在家逃避。2019年4月，APS公司在亚利桑那州运营的一个锂离子电池储能体系产生火灾并导致爆破，形成当地4名消防员受伤。在这些火灾产生后，美国能源开发商现在将电池储能体系的安全作为要点。而在2017年至2019年之，韩国产生了28起电池储能体系火灾，导致522个电池储能体系的布置被暂停或撤销。
了解电池毛病的各个阶段有助于找到解决方案
为了避免此类事情再次产生，了解电池毛病的各个阶段至关重要。能够划分为防备和操控区域，并且分为四个阶段：
1.防备区域
榜首阶段：电池乱用。
在榜首阶段，热量、电气或机械毛病会导致电池损坏，然后导致电池温度和压力升高。
第二阶段：产生易燃的废气。
跟着电池温度和压力的升高，易燃气体从电池中排出。这是有必要采纳办法避免热失控和火灾的要害点。
第三阶段：热失控
热失控标志着防护区域的止境和遏止区域的开端。温度敏捷上升几百度，并产生出烟雾。正是在这一点上，灾难性的失利火烧眉毛。
2.操控区域
第四阶段：起火
电池在热失控后开端起火。锂离子电池机架的结构能够最大程度地进步电池的布置密度，但一起也能够使火势敏捷延伸。在起火之后，火势很简单转移到相邻的电池和建筑资料上，并将变得无法操控。
细心观察这四个阶段，能够发现前期干涉是避免热失控的抱负时间。在抱负状况下，应在防备区域内产生反响，但这需求在榜首或第二阶段进行检测。假如在开端产生热失控之前能够检测到废气，并及时断开产生毛病的电池，则能够避免火灾风险。
尽早干涉可避免热失控
正如剖析锂离子电池毛病的四个阶段所显现的那样，检测到的最佳预警信号之一是废气的开释。依据界说，废气是电池化学反响进程的副产物。当锂离子电池开端呈现毛病时，这个化学进程会从电池单元中产生电解质蒸汽。这种废气是在电池单元损坏产生后不久以及热失控开端前几分钟产生的。
锂离子电池产生毛病终究也会产生可检测到的烟雾，可是只要在热失控开端之后才干够检测到。经过检测废气的存在，能够及时处理受影响的电池以避免热失控。
归纳解决方案使前期干涉成为或许
有用的防备锂离子电池风险解决方案选用监督和参阅传感器，能够继续查看电池机架中是否存在锂离子电池产生的废气。参阅传感器将周围环境空气数据供给给操控器，一起监督电池机架内的传感器以获取与锂离子电池邻近空气有关的数据。这些传感器能够检测浓度低至百万分之一（ppm）的锂离子电池的废气。
这个风险防备体系旨在断开电池衔接，并在不到五秒钟的时间内避免热失控。可是，即便在断开电池之后，仍或许存在易燃气体。除非该区域足够大或能够进行通风，不然这些废气仍或许引起火灾。
这是进行火灾勘探和救活发挥作用的当地。假如运用慵懒气体，气体救活体系可用于在开释出废气后对其空间进行惰化。这能够协助下降废气焚烧的或许性。慵懒体系的开释点需求细心考虑才干有用，并且或许需求与其他体系进行集成。
在规则的规划浓度下，消防体系可用于协助维护电池免受火源（例如A类资料）和其他电子组件毛病的损伤，它们或许会成为点着电池的热源。
将废气检测与火灾检测和按捺相结合，可供给所需的前期干涉，以协助避免电池呈现热失控和产生火灾的风险。该体系不需求与电池单元进行电气或机械触摸，本质上是对现有消防体系的晋级，使其能够在带电的作业环境中作业。
估计在未来五年内，运用锂离子电池的储能体系的数量将会明显添加。因为锂离子电池或许会产生毛病和火灾，并且往往没有什么预警，因而，在最坏的状况产生之前，检测并避免热失控比以往任何时候都更为重要。将前期的废气检测与火灾检测、按捺或惰化体系相结合，能够供给一种全体解决方案，该解决方案能够供给所需的前期预警，加强电池储能体系安全。
现在许多国家都拟定了雄心壮志的减排方针，以削减全球碳排放量。由此产生的对可再生能源的出资正在推进储能体系（ESS）职业的快速添加。依据调研组织的估计，2018年到2026年，全球储能市场规模将以35％复合年添加率添加。
锂离子电池储能体系现在成为全球一种干流的储能技能。依据现在的发展速度，到2026年，全球电池储能市场规模估计将到达230亿美元。风力发电场、太阳能发电场和数据中心挑选选用锂离子电池储能体系的原因许多，其间包含成本可接受性。一方面，锂离子电池具有很高的能量密度，并且在容量方面具有更高的扩展潜力。另一方面，其自放电率也相对较低，不到镍基电池的一半。并且锂离子电池简直不需求维护，也不需求定时放电。
尽管锂离子电池具有许多长处，但也有一些局限性。锂离子电池需求选用杂乱的电池办理体系（BMS），以保证它们在受控参数（如电压、温度和充电状况）范围内作业，这些参数会跟着电池的功能退化而调整。假如办理不妥，或许电池遭受其他方式的乱用，或许导致电池毛病的风险，添加热失控和火灾的风险。
而首要选用锂离子电池的职业厂商需求一种新的、全面的解决方案，以有用检测电池毛病并进行干涉，以避免热失控以及引发火灾的风险。
热失控的风险
假如电池遭受乱用，或许会导致热失控，然后开释有毒和可燃气体。单个电池单元中产生的热失控会敏捷分散，然后导致相邻电池单元的热失控级联。热失控或许终究导致灾难性的火灾事情。
众所周知，锂离子电池假如起火很难熄灭。选用气体按捺和喷淋消防体系底子无效。尽管这样的消防体系能够减缓火势的添加和热量，但一旦热失控开端，还不足以彻底熄救活势。熄灭这类火灾的最有用办法是在数小时乃至数天的时间内选用很多的水熄灭。在许多当地，尤其是那些偏僻的当地或缺水的当地，难以选用这种做法，乃至是无法完成的。
不幸的是，储能职业最近几年产生了许多这样的火灾事情。2017年11月，布置在比利时布鲁塞尔邻近的一个并网衔接的锂离子电池储能体系产生的火灾产生很多有毒烟雾，迫使当地居民在家逃避。2019年4月，APS公司在亚利桑那州运营的一个锂离子电池储能体系产生火灾并导致爆破，形成当地4名消防员受伤。在这些火灾产生后，美国能源开发商现在将电池储能体系的安全作为要点。而在2017年至2019年之，韩国产生了28起电池储能体系火灾，导致522个电池储能体系的布置被暂停或撤销。
了解电池毛病的各个阶段有助于找到解决方案
为了避免此类事情再次产生，了解电池毛病的各个阶段至关重要。能够划分为防备和操控区域，并且分为四个阶段：
1.防备区域
榜首阶段：电池乱用。
在榜首阶段，热量、电气或机械毛病会导致电池损坏，然后导致电池温度和压力升高。
第二阶段：产生易燃的废气。
跟着电池温度和压力的升高，易燃气体从电池中排出。这是有必要采纳办法避免热失控和火灾的要害点。
第三阶段：热失控
热失控标志着防护区域的止境和遏止区域的开端。温度敏捷上升几百度，并产生出烟雾。正是在这一点上，灾难性的失利火烧眉毛。
2.操控区域
第四阶段：起火
电池在热失控后开端起火。锂离子电池机架的结构能够最大程度地进步电池的布置密度，但一起也能够使火势敏捷延伸。在起火之后，火势很简单转移到相邻的电池和建筑资料上，并将变得无法操控。
细心观察这四个阶段，能够发现前期干涉是避免热失控的抱负时间。在抱负状况下，应在防备区域内产生反响，但这需求在榜首或第二阶段进行检测。假如在开端产生热失控之前能够检测到废气，并及时断开产生毛病的电池，则能够避免火灾风险。
尽早干涉可避免热失控
正如剖析锂离子电池毛病的四个阶段所显现的那样，检测到的最佳预警信号之一是废气的开释。依据界说，废气是电池化学反响进程的副产物。当锂离子电池开端呈现毛病时，这个化学进程会从电池单元中产生电解质蒸汽。这种废气是在电池单元损坏产生后不久以及热失控开端前几分钟产生的。
锂离子电池产生毛病终究也会产生可检测到的烟雾，可是只要在热失控开端之后才干够检测到。经过检测废气的存在，能够及时处理受影响的电池以避免热失控。
归纳解决方案使前期干涉成为或许
有用的防备锂离子电池风险解决方案选用监督和参阅传感器，能够继续查看电池机架中是否存在锂离子电池产生的废气。参阅传感器将周围环境空气数据供给给操控器，一起监督电池机架内的传感器以获取与锂离子电池邻近空气有关的数据。这些传感器能够检测浓度低至百万分之一（ppm）的锂离子电池的废气。
这个风险防备体系旨在断开电池衔接，并在不到五秒钟的时间内避免热失控。可是，即便在断开电池之后，仍或许存在易燃气体。除非该区域足够大或能够进行通风，不然这些废气仍或许引起火灾。
这是进行火灾勘探和救活发挥作用的当地。假如运用慵懒气体，气体救活体系可用于在开释出废气后对其空间进行惰化。这能够协助下降废气焚烧的或许性。慵懒体系的开释点需求细心考虑才干有用，并且或许需求与其他体系进行集成。
在规则的规划浓度下，消防体系可用于协助维护电池免受火源（例如A类资料）和其他电子组件毛病的损伤，它们或许会成为点着电池的热源。
将废气检测与火灾检测和按捺相结合，可供给所需的前期干涉，以协助避免电池呈现热失控和产生火灾的风险。该体系不需求与电池单元进行电气或机械触摸，本质上是对现有消防体系的晋级，使其能够在带电的作业环境中作业。
估计在未来五年内，运用锂离子电池的储能体系的数量将会明显添加。因为锂离子电池或许会产生毛病和火灾，并且往往没有什么预警，因而，在最坏的状况产生之前，检测并避免热失控比以往任何时候都更为重要。将前期的废气检测与火灾检测、按捺或惰化体系相结合，能够供给一种全体解决方案，该解决方案能够供给所需的前期预警，加强电池储能体系安全。
