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安全是储能产业头顶的达摩克利斯之剑

   日期:2019-05-21     来源:易车网    浏览:4043    评论:0    
近期电动汽车电池着火事故频繁,5月10日,工业和信息化部组织召开加强新能源汽车安全管理电视电话会议。着火的不仅电动汽车,日前,在北京某酒店布置的用户侧储能项目也发生了火灾,据有关媒体报道该储能系统每月维护一次,事故发生当日上午才刚刚进行了一次维护,下午电池房内就因电池系统故障而发生火灾,具体事故原因还在调查中。

随着电池储能应用的扩围,起火事故数量明显增加。前不久,美国亚利桑那州西谷菲尼克斯郊区的公共服务公司(APS)内,储能设施内电池发生故障冒烟,消防员在进入检查时发生爆炸、造成多人受伤。一时间,储能产业安全性再次引起全社会的焦虑。

起火并非偶然

近年来,中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面加快了发展的脚步,我国储能正处于从示范应用向商业化初期发展过渡的重要阶段,预计到2050年,我国储能装机将达200GW,市场规模将达2万亿元以上。而随着产业规模的扩大,着火事故的绝对数量在短期内将可能持续增加。

首先,无论是电动汽车还是储能产业,在我国发展时间尚短,对于储能电池着火事故的规律还缺乏足够的研究,对于预防措施不完全掌握。加之,在新兴产业发展初期,一些缺乏核心技术的企业受政策感召和补贴吸引进入到行业中,在市场优胜劣汰尚未开始,技术标准尚未完全形成之时,产品就投入应用,必然会出现一些意外事故的发生。

其次,电池储能技术路径弊端或是起火事件罪魁祸首。众所周知,当前无论电动汽车还是大规模储能产业,均采用锂电池作为储能载体。锂离子电池正极材料主要集中在钴酸锂、锰酸锂和三元材料等类别。负极材料主要以碳材料、合金材料、钛酸锂为主。由于碳电极与金属锂的电位接近,当电池过充电时会在碳电极表面析出金属锂形成锂枝晶,锂枝晶会刺穿电池隔膜引起短路;而另一技术路径,以合金类材料作为负极材料,解决了碳材料析出锂枝晶的问题,但在充放电的过程中,由于电池体积会发生较大变化,同样可能导致穿透隔膜,造成短路。

对于储能电池来说,无论哪种短路,结果都是发生起火甚至爆炸。

呼唤安全储能技术

长期以来,成本问题一直困扰我国电储能技术的广泛应用。近年来,通过科研攻关,成本实现了快速下降。业内普遍认为,无论在电动汽车领域,还是大规模储能领域,电池储能的市场化普遍应用已经指日可待,但频发的着火事故让我们警醒,安全成为悬在电池储能产业头顶的达摩克利斯之剑。

没有安全,所有产业应用,都是建在沙堆上的城堡;换句话说,我们在电动汽车、储能产业领域已经取得的大好发展局面完全可能被颠覆。值得一提的是,工信部已经要求,各主管部门、生产企业、行业组织都要行动起来,抓早抓小、抓实抓好安全工作。但笔者认为,在这些高度的概括背后,应该全方位审视电池储能技术的安全,相关企业在研发电池储能产品时,应该把安全列为首要性能,而会导致短路着火的锂电池负极材料问题,或将是储能行业深入研究的替换技术方向。

中国电力科学研究院储能电池本体研究室主任杨凯认为,“储能电站和电动汽车一样,安全稳定性是最为重要的指标。”他认为,具有安全稳定性好等优点的钛酸锂电池,突破了石墨作为负极的固有局限性,性能显著优于传统的锂离子电池。

据杨凯介绍,钛酸锂作为负极材料嵌锂电位高,在充电的过程中避免了金属锂的生成和析出,又因其平衡电位高于绝大部分电解质溶剂的还原电位,不与电解液反应,不形成固—液界面钝化膜,避免了很多副反应的发生,从而大大的提高了安全性。在要求高安全性、高稳定性和长寿命周期的电动汽车和大容量储能等应用场景具有独特的优势。

在夏威夷自然能源研究所发表的关于银隆奥钛钛酸锂储能系统耐久性和可靠性分析论文中显示,通过对银隆奥钛储能系统的实际运行数据分析,3年里运行工作时间达90%,却从未出现故障。

储能技术产业发展有利于推动非化石能源大规模的应用,也有利于推进我国在全球新一轮能源技术革命和产业变革中抢占先机。或许安全事故只是小概率事件,可能存在的安全隐患不容忽视。科研到应用的全过程管控,各大储能企业应为降低危险系数做出努力,也仅如此,中国储能产业才能行稳致远。

 
 

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