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锂电池应用火热,安全问题如何破?

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锂离子电池自燃、爆炸的新闻大家都看到过,不论是手机充电时候电池爆燃还是电动汽车充电时自燃,这其实都说明一个问题——锂离子电池具有一定危险性。


一、锂电池:出货量持续攀升,容量将向300Ah以上发展


2022年,储能锂电池出货量攀升。根据高工产业研究院(GGII)调研数据显示,2022年储能锂电池出货量延续了上一年强劲增长的势头,全年出货量达到130GWh,同比增长170.8%。从领域来看,电力储能、户用储能、便携式储能电池出货量攀升。其中户用储能出货量增长最快,增速超3.5倍,电力储能、便携式储能增速均超2倍。而通信储能电池出货量有所放缓,在2022年储能负增长,同比降25%。GGII分析认为,2022年市场快速增长的主要驱动力有三大因素:1)俄乌地缘冲突导致的欧洲能源危机;2)国内电力市场改革;3)美国部分地区电网安全危机及最新政策补贴方案。


相较2021,2022年,电力储能迎来了产业的春天。从电力储能市场来看,海内外市场双重驱动力因素明显。国内市场:国内共享储能建设+风光配储需求持续爆发下,中广核、华能集团等国内投资者持续加大对储能电池及系统的采购规模,GWh级别锂电储能采购订单此起彼伏。海外市场:美国IRA法案延长ITC退税补贴、日本光伏FIT转变为FIP政策鼓励、欧洲能 源危机下储能项目投资积极性提升。


从各大主流储能锂电池企业动态来看,宁德时代、比亚迪、海辰储能、亿纬锂能、远景动力等在2022年加快海外市场拓展,其锂电池出口业务已进入快速增长时期。从电力储能电池本身来看,电池容量和循环次数竞速明显。280Ah电芯已经逐渐成为电力储能主流,并将迅速进入280Ah电芯后时代,容量将向300Ah以上发展.

二、从厂内,到厂外,锂电池的安全之旅


与诸多工业品一样,锂电池的生命周期,大致分为“制造”、“检验”和“应用”三个大环节。但因其成分及功能的特殊性,锂电池对于安全的保障,在每一个环节中都各不相同,不过都需要“格外”用心。


出厂前


锂电池内部结构复杂,流程精准不出错,才能保证优质与安全。因此一旦试图提高效率,能否同时严格把控质量的新挑战也会随之而来。


当工艺复杂、流程繁琐成为锂电池制造环节的棘手难题时,使用数字化手段,势必会成为完美答案——以控制软件精准严控各个环节,帮助实现连续、稳定的批次管理;同时在细枝末节处,对每块电池进行专属赋码,制作时一一扫码对应,帮助实现全流程可追溯。


检验时


水分含量是锂电池的另一安全细节:如果水分过高,水电解后会生成大量的可燃气体,在电池内部“膨胀”起来,同时增加了电池起火风险。因此,水分检测对锂电池安全至关重要。之前,水分检测普遍使用醇类KF试剂,但醇类物质很容易与电池电解质中的其他添加剂发生副反应,导致结果出错。


醇类造成的困境,或许让“无醇试剂”来解决最为巧妙。当试剂中不再有醇类的身影,“躁动的”添加剂们便能够安静下来,让检验结果更准确、更安全。


应用中


即使是优质锂电池,使用时也仍会面临很多突发情况。以电动汽车的电池包为例,由于其一般隐藏在车辆底部,驾驶人员经常难以判断电池状态是否正常。


延展感知能力则是传感器的长处,根据压力、电流、颗粒物等多维度信息收集,相关传感器可间接完成对电池状态的监测,为驾驶人员采取措施争取出更多时间。

三、如何提高电池安全


尽管锂离子电池具有一些潜在危险,但是通过安全技术就能够降低危险性,保证其使用的安全。


首先就是在正负极材料、电解液等原材料的选择上,选用安全系数更高的原材料。正极材料要满足稳定的化学稳定性,电解液要与正负极活性物质、集流体等不发生化学反应,才能避免电池内部副反应的发生。


其次,提升工艺水平,加强电池整体安全设计以及确保生产过程中的严谨。要在电池内设置安全阀、阻断开关等,当电池内部温度上升要及时泄压以及阻断热量蔓延至其他电池。生产过程中避免杂质的进入,制定更为严格的质量标准,避免因为生产而导致安全隐患。


随着新能源汽车的广泛普及,锂电池也成为交通领域重要的动力来源,其结构的复杂特性就决定了具有一定的潜在危险。因此,安全是锂电池的重中之重。


来源:​霍尼韦尔,奔跑的小飞侠E,新锂念

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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