美国加州蒙特雷县Moss Landing电池储能项目中的特斯拉Megapack储能系统引发火灾。据了解,该储能项目分别在2021年和2022年2月也发生了两期火灾事故。
尽管引起储能事故的原因众多,如电池管理系统故障、监控预警不及时、运行环境存在隐患等,但业内普遍认为,引发事故的主要原因还是来源于电池自身。
储能安全的“最大威胁”
目前业内普遍使用的储能电池类型主要有四种,三元锂电池,磷酸铁锂电池,钛酸锂电池以及铅酸蓄电池。三元锂电池由于能量密度大、电量高的特点,前期受到市场青睐,但随着三元锂电池大规模应用,安全问题也随之暴露。
以韩国为例,韩国各大电池企业以三元锂电池为主流产品,据韩媒报道,韩国的储能电站接连发生重大连环起火爆炸事件,仅在2017-2022期间,就发生了35起爆炸起火事故,电池路线多为三元锂电池。
通过这些事故,各国开始重新审视三元锂电池,去年3月,比亚迪进行了一次公开的动力电池“针刺穿透测试”直播。实验当时,三元锂电池在遇到针刺瞬间出现了剧烈的温度变化,产生燃烧爆炸。
CCTV-10《实验现场》也曾经对包括三元锂电池在内的三种类型锂电池进行重力挤压测试,结果依然是三元锂电池承受不住重力作用,发生了起火现象。
由此可见,当前储能电站最大的安全隐患就是三元锂电池。
国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,其中首次明确要求,中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。两种锂电池彻底从中大型电站被“除名”。
钛酸锂电池安全性一枝独秀
央视财经10月7日报道,我国的锂电池已成为出口爆款产品。锂电池如何做到行业领先?主要原因在于我们攻克了四个关口,第一个就是储能设备寿命,第二是充放电时的稳定性,第三是在极端温度下的使用效率,最后就是电池的安全性。
目前,我国储能电池中锂电池占据绝对主导地位,截至2021年底,锂离子电池市场份额超过90%。
传统的锂电池是以石墨为负极材料的。在首次充放电时,电解液会在电池负极表面发生还原反应,形成一层覆盖于负极表面的钝化层,即SEI膜。当电池温度过高时,SEI膜和电解液、电极材料发生化学反应,释放出高热量引发热失控,导致磷酸铁锂电池短路,从而引发电池起火、爆炸。