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电池热失控气体检测解决方案

时间:2023-05-26      阅读:379

行业了解:

目前传统储能电池系统生产工艺,一般都会聚集把多个电池模组焊接在一起来进行工作,从而实现电池系统有更高的续航能力,但是如果电池数目众多,电池容量和功率较大,大量的电池紧密排列在一个空间内,运行工况复杂多变,时而高倍率,时而低倍率,容易造成产热不均匀、温度分布不均匀、电池间温差较大等问题,导致部分电池的充放电性能、容量和寿命大打折扣,从而影响整个储能系统的性能,严重时会引发热失控,造成安全事故。

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电池热失控气体检测解决方案以“早发现、早处置“为原则,对储能舱内锂电池热失控初级阶级进行超前探测预警。将火灾扑灭在萌芽阶段。


1 内部热失控阶段

由于内部短路、外部加热,或者电池自身在大电流充放电时自身发热,在冷却系统没有正常工作下,电池内部温度升高到90℃~100℃左右,锂盐LiPF6开始分解,在充电工况下异常活跃,导致表面的SEI膜分解,嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应,进一步把电池温度推高到150℃,此温度下负极开始与电解液反应,进一步催化有机溶剂发生分解反应等。

2.电池鼓包阶段

当电池温度达到200℃之上时,正极材料分解,释放出大量热和气体,持续升温。250-350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。

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3.电池热失控,爆炸失效阶段

在反应发生过程中,充电态正极材料开始发生剧烈分解反应,电解液发生剧烈的氧化反应,瞬间释放出大量的热,产生高温和大量气体,发生燃烧爆炸。

电池热失控气体检测解决方案:

虽然目前技术上并没有能够保证锂电池不发生热失控的方法,只能及时发现和预防锂电池热失控气体安全隐患加以防范!那么我们可以通过安装气体检测仪进行实时监测可燃气体,或有毒有害气体浓度成分情况,根据储能电池的热失控特性,设定相应的预警阀值,实现早期的探测和预警,防止电池火灾进一步扩大。

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      锂离子电池在热失控后从电池内部都释放出哪些气体。当然,由于每种电池的组成、结果、化学状态都存在差异,释放出来的气体各有差异。通常,这些气体都是可燃的,当热失控造成电池内部温度快速上升到一定程度,就有可能触发燃烧。这里以一个40Ah NCM/C软包电池为例说明,它的电解液为LiPF6/EMC/DEC/EC。在充满电的情况下,通过针刺出发热失控,从而采集分析释放的气体成分。分析结果显示,释放出来的气体成分主要包括:

·EMC:碳酸甲酯乙基酯、DEC:碳酸二乙酯、 EC:碳酸乙烯酯、Benzene:苯、Toluene:甲苯、Styrene:苯乙烯、Biphenyl:联苯、 CO:一氧化碳、 COS:硫化碳酰、 HF:氟化氢

上述这些物质中,有些是气体,有些是挥发的液体。前三种物质是电解液本身挥发出来的,后面几种物质都是在热失控过程中形成的新物质。上面所有物质都已具有一定毒性的,在一定温度下都是可燃的。

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