方晨旭: 储能安全失效机理与改善策略

6月1日，2023中国能源产业发展年会在京成功举办。本届年会由中国能源报、中国能源研究会联合主办，会议以“构建新型能源体系推动发展绿色转型”为主题，对碳达峰碳中和目标下如何更好地推动能源革命、加快新型能源体系规划建设等话题进行了深入探讨。

海辰储能中央研究院副院长方晨旭围绕“储能安全失效机理与改善策略”发表主旨演讲。

以下为发言内容整理

从目前的项目示范性和商业应用数据来看，部分储能设备仍存在一定风险，这也对研发体系提出了更高要求。以2021年特斯拉电池在澳大利亚发生的热蔓延事故为例，短路导致电子元件起火，并引发电池热失控，进而通过泄压口热蔓延到相邻单元。特斯拉通过电池包的安全改善，有效避免了热蔓延进一步发展。基于这样的行业背景，各种行业标准及行业要求随之诞生，对储能发展提出了更高的安全和标准规范。

安全失效因素主要有四大类：机械滥用、内部瑕疵、电气滥用、环境滥用。这些因素最终会导致起火、爆炸等一系列不可挽回的局面。

在机械因素方面，通过对化学体系的改善，能够实现对热针刺的有效对应，让电池包在恶劣情况下不会出现起火爆炸情况。而在美国亚利桑那州出现的储能事故，则是由于电池包设计或制造不良，即内部瑕疵问题，导致电池包在运行过程中出现拉弧引发事故。在电、热因素方面，电池过充、过放和短路等会导致反应产热。在过充情况下，电池单体温度可以攀升至近750度，电池的安全性受到极大挑战。电能及化学能向热能的转化问题如何解决？如何降低外界电能输入？这需要提升储能设备化学体系稳定性，降低电能及化学能向热能转化的功率及能量问题，遏制焦耳热产热。

解决安全问题要通过多维度视角，不应只局限于材料层级，也需要构建多重安全保护，同时应注重本征安全、被动安全、主动安全。

本征安全需要研究高热稳定正负极材料，进行安全隔膜设计，还需要研究电解液安全添加剂，并设计安全的电芯结构。同时，还要严格控制工艺参数，减少制造过程中的不良品。被动安全范围比较广泛，主要针对技术层面，需要在电池包内设置被动安全措施，出现问题时及时进行预报并采取消火措施。而主动安全则是对电池包进行监控，对异常及时发现、及时处理。