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复合火灾探测器对锂电池热失控的防控研究

2023-02-20 10:45 作者:储能安全-千页  | 我要投稿


在各种锂电池中,磷酸铁锂电池各方面性能表现良好,在储能方面运用最广,故本章节中讨论研究的对象均是磷酸铁锂电池

失控原因:

电诱因:环流过充 如果电池簇之间存在不一致性,在工作时 容易形成环流,会造成某个电池簇的过充 或者过放,也会加剧电池的老化或者衰 退。 

内部短路 :内部生长的枝晶存在刺破隔膜导致正负极短路的风险。 

直流母线上的负载发生短路,短路电流会通过母线传递给电 池簇,短路大电流会加剧电池内部急剧升温,引发事故。 

热诱因 :电芯老化 ,电池老化后容量降低,会增加电池的不一致性, 从而容易引起过充。 电池老化后性能降低,内阻增加,容易导致过 热。 

机械诱因:震动 主要存在于电池运输、搬运、安装过程中。物理震动会引起线头接触不良、电芯受损 等。 挤压 外部挤压容易引起电池短路、内 部结构改变。 穿刺 电池刺破后极易短路。 其他原因:环境  电池的工作环境对使用寿命关系较大。 温度、湿度、PH值等。


热失控机理 Ⅰ(40-100℃) 电池受到诱因,温度开始升高。此阶段电池发生高温条件下的容量衰减,负极 表面SEI膜分解。负极与电解液直接接触并发生反应。 Ⅱ(90-120℃) 电池温度持续升高,内部电解液挥发可能会导致安全阀破开。 Ⅲ(120-180℃) 隔膜融化并开始闭孔,此时隔膜孔隙收缩,锂离子透过率降低导致电池内阻增 加。如果隔膜上涂有陶瓷涂层,可提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能。 Ⅳ(160-250℃) 正负极材料与电解液发生反应,导致电池温度持续升高,放热速率逐渐增大。 可能会导致安全阀破开,释放大量气体。 Ⅴ(200-300℃) 电池内部发生大规模短路,电压迅速降低。此时电池安全阀一般会打开,并伴 随电解液及高压气体释放。 Ⅵ(300-450℃) 此时电池已经热失控,内部发生复杂的链式反应,温度迅速上升,极可能自燃 并爆炸 Ⅶ(400-800℃) 热失控发生自燃,温度可迅速增加至800℃,如不采取相应措施,会十分危 险

千页科技专用于储能电站锂电池使用的复合火灾探测器,能够探测热失控早期信号,并做出相应逻辑判断。当火灾信号达到设定阈值时,联动启动全氟己酮灭火装置。全氟己酮灭火剂通过管网和喷头迅速作用于失控电芯,将火灾扑灭至萌芽阶段。

工作原理:TC01A-QY复合型火灾探测器通过监测区域内环境气体的流动,检测氢气、一氧化碳、烟雾浓度和温度变化,从而实现早期火灾预警,避免储能舱因电池热失控而导致的一系列危险事故发生。设备上电后开机,开机过程中,电源灯绿色指示灯亮起,保持常亮,故障指示灯和报警灯交替闪烁,开机完成后报警灯熄灭,故障指示灯闪烁代表设备正常运行,设备开始监测工作。当设备监测到气体浓度或者烟雾浓度变化达到报警浓度后,设备报警灯亮起,同时传输报警信号到主机。当设备自检到运行故障时,设备的故障指示灯常亮,提醒设备存在故障。


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