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钠盐电池以技术创新严守安全防线,助力储能产业安全

Aug 09, 2024 留言

安全是储能的基石  电芯安全是储能系统安全的基础

近日,第二届“储能消防安全产业创新发展”高峰论坛在上海举行。会议主要内容推动储能产业的安全发展,加强对储能消防安全的科学研究。

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现双碳目标的关键途径,而新能源的发展又离不开储能技术的支撑。近几年电化学储能发展迅猛,未来几年还将持续快速增长。安全问题一直是行业发展的痛点和瓶颈,消防安全作为最后一道防线,其技术的发展与应用更是备受瞩目。

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近期海外连续的储能电站起火,也为国内敲响了警钟。当前,随着储能领域的快速发展,大量的锂电池也被应用到储能电站的构建之中。锂电池在某些特定条件下可能展现出的不稳定性,以及一旦着火后的扑灭难度,都为整个储能系统的安全运营埋下了隐患的伏笔。据统计,从2022年至今全球范围内共发生了高达42起储能电站起火爆炸事故。这些事故分布广泛,其中美国、中国及韩国均有所涉及,尤以韩国为甚,达到了惊人的30起。

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近期韩国一锂电池厂发生重大火灾,此次事故原因是锂电池快速起火。这起事故不仅给遇难者及其家庭带来了无尽的悲痛,也再次引发了人们对于锂电池安全问题的深切关注。

“在所有蓄电池体系里,钠盐电池是安全性最高的一种。”我国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银对《我国科学报》记者表示,钠盐电池是高温钠电池的一种,其正极是固态NiCl2,负极为液态钠,电解质为固态β-Al2O2陶瓷,充放电时钠离子通过陶瓷电解质在正负电极之间漂移。正是由于这种独特的电化学反应,决定了钠盐电池具有极高的安全性。(来源我国科学报)

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通过各项安全测试

 

针刺模拟试验√

充满电的热电池包,用直径20毫米的铁针左右方向刺透3个电芯,电池包无爆炸、无起火

 

枪击模拟试验√

充满电的热电池包,用机枪对电池包进行枪击,电池包无爆炸、无起火(国外同产品公司测试)

 

火烧模拟试验√

充满电的热电池包在火中燃烧30分钟,火焰温度达到850℃,试验后用水熄灭火,电池包无爆炸、无起火

 

过充电试验√

充满电的热电池包,145%额定电压值恒压充电1小时,电池包无泄漏、无爆炸、无起火

 

冷电池跌落试验√

常温电池包从10米高空跌落,撞击到半圆形

障碍物,电池包无爆炸、无起火

 

热电池跌落试验√

充满电的热电池包从10米高空跌落,撞击到半圆形障碍物,电池包无爆炸、无起火

 

撞击模拟试验√

充满电的热电池包,放置在车辆上,以48千米每小时的速度撞击在模拟电线杆上,试验后电池包无爆炸、无起火

盐水浸泡试验√

充满电的热电池包,在3.5%NaCl溶液浸泡120分钟,试验后电池包无爆炸、无起火

 

其次环境耐受性特别好,电池的耐宽温性能特别好,电池在-40℃~ 65℃环境温度下运行,不会出现性能衰退。

通常情况下,相对安全的电池能量密度就会相对较低,钠镍电池的体积能量密度可以达到400Wh/L,接近三元锂电;重量能量密度可以达到160Wh/kg,成组后的重量能量密度可以达到110-120Wh/kg,与磷酸铁锂材料的水平相近。对于目前大规模储能上应用的磷酸铁锂电池,钠镍电池可以说是一种很好的替代产品。

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在循环寿命方面,钠镍电池也是为储能而生的。它的单体比能量达到135瓦时每公斤,使用寿命是锂电池的2至5倍,80%DOD循环寿命达7500次,组成系统后,体积比锂电池系统小50%以上,全生命周期成本比锂电池低50%。

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