锂电储能凭借诸多优势成为储能装机主力军。但安全隐患仍是阻拦行业发展的“绊脚石”。
不久前,位于美国加州蒙特雷(Monterey)太平洋瓦电(PG&E)公司的一个变电站起火,起火原因是由变电站中的特斯拉Megapack巨型电池储能设备造成的。
据悉2022年4月,太平洋瓦电(PG&E)公司在加州Moss Landing启用182.5MW特斯拉Megapack系统,项目名为“埃尔克霍恩电池储能系统”(Elkhorn Battery)。该储能设施由特斯拉与PG&E公司共同设计、建造和维护,并由后者运营。
值得注意的是,这起事故并非特斯拉Megapack首次起火,去年7月,澳大利亚也同样发生过Megapack储能电池火灾事件。
据不完全统计,自2021年以来,国内外已发生超27起储能安全事故,储能安全事故频发的原因到底是什么?
尽管导致储能安全事故的诱因众多,如电池管理系统、电缆线束、预警监控消防系统、运行环境、安全管理等因素,但业内专家普遍认为,引发储能安全事故的首要原因还是锂电池自身的问题,由锂电池本身的瑕疵或是电池老化从而带来的安全问题。
相关研究发现,在低温高倍率充电条件下,锂电池的锂离子会在负极与电解液的界面堆积、堆积到一定程度就有可能会产生锂晶(是指采用液态电解质的锂电池在充电时,锂离子还原时形成的树枝状金属锂单质)。当锂枝晶生长到一定程度时,就会触破电池隔膜导致电池内短路,最终引发安全事故。
储能安全是一道涉及多学科的复杂考题,包括电池、PCS、BMS、EMS等多个环节,需要全行业共同提高产品的成熟度和可靠性,也需要多部门、多体系共同来协作。
清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高从技术角度给出了三方面的建议。第一要从电池本身做好安全;第二在电池使用的过程做好控制和电池内部热失控的探测预警;第三在要做好热管理措施,让电池在因为各种偶然因素发生事故的时候不发生热蔓延甚至燃烧爆炸。
从电池厂家端而言,优质的材料和制造工艺是产品安全的重要前提,尤其要在电芯原料、检测使用等关键环节建立专业严格的质量管理标准,让更多电池厂商将优质的材料和先进的制造工艺应用到产品中。
其次,要保障电池本身安全,仍需从最底层的电芯技术入手。行业流传一句话,如果从电芯层面做到本质安全的话,会事半功倍。在追求更安全的电池上,当前也有不少企业开始研究固态电池在储能的运用。