鋰電儲能系統(tǒng)熱失控防控技術(shù)研究進(jìn)展

鋰離子電池目前被廣泛應(yīng)用于儲能領(lǐng)域，儲能電站火災(zāi)爆炸事故頻發(fā)引發(fā)了人們對電化學(xué)儲能電站安全性的極大關(guān)注

。鋰離子電池是儲能電站電能的能量載體，其電極體系組分具有很高的熱危險性，封裝成電池后其熱危險性加劇。2021年4月，北京豐臺區(qū)儲能電站發(fā)生爆炸事故，造成兩名消防員死亡，使得公眾對儲能電站的應(yīng)用前景擔(dān)憂。近年來發(fā)生的儲能電站火災(zāi)爆炸事故如表1所示。

儲能電站鋰離子電池的火災(zāi)爆炸事故，主要是電池單體發(fā)生內(nèi)短路后使得電池?zé)崾Э仄鸹鹑紵?，進(jìn)一步熱失控擴(kuò)展到相鄰電池，從而形成大規(guī)?；馂?zāi)，在受限空間中氣體積聚到一定程度時，遇到點火源，又會發(fā)生爆炸

。盡管鋰離子電池存在自引發(fā)內(nèi)短路致使熱失控的風(fēng)險，但是概率很低，僅為百萬分之一。一般認(rèn)為，熱失控是在外部誘發(fā)條件如熱濫用

、電濫用

、機(jī)械濫用

下造成的。儲能電站鋰離子電池發(fā)生熱失控時，電池間會發(fā)生熱失控蔓延

，進(jìn)一步引發(fā)大規(guī)模的電池燃燒

，如圖1所示。

儲能電站鋰離子電池由熱失控演化為火災(zāi)爆炸的過程，一般可分為4個階段：①電池在濫用條件下釋放熱量，產(chǎn)生可燃有毒氣體；②熱量和可燃?xì)怏w在電池殼密閉空間內(nèi)形成較大壓力，打開安全閥后泄氣

；③高溫泄氣經(jīng)過安全閥形成噴射火或形成大量高溫可燃有毒混合氣

；④高溫混合氣在單預(yù)制倉儲式結(jié)構(gòu)中積聚，最后遇到點火源后引發(fā)爆炸。因此，為了預(yù)防儲能電站發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，基于熱失控演化過程中提出防控措施是必要且關(guān)鍵的。

1 儲能電站鋰離子電池?zé)崾Э靥匦约把莼^程

目前國內(nèi)外對鋰離子電池單體的熱失控特性及演化過程研究主要集中在4個方面，即多種濫用條件下的電池內(nèi)部反應(yīng)時序規(guī)律

、特征溫度規(guī)律

、熱失控產(chǎn)氣規(guī)律

和內(nèi)短路機(jī)理

。

1.1 熱失控內(nèi)部反應(yīng)時序規(guī)律

熱失控是多種較高速率發(fā)生的副反應(yīng)總和導(dǎo)致的不可逆溫升現(xiàn)象，產(chǎn)生熱失控的原因則是多種濫用條件下開啟的在同一時間、空間發(fā)生的重疊交叉副反應(yīng)，當(dāng)副反應(yīng)達(dá)到一定程度時，隔膜崩潰造成電池內(nèi)短路瞬間放出大量熱量，導(dǎo)致電池?zé)崾Э?/p>

，如圖2所示。

電池內(nèi)部副反應(yīng)被認(rèn)為是使電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量積累的關(guān)鍵，因此有必要弄清電池內(nèi)部的反應(yīng)時序規(guī)律。目前普遍認(rèn)為電池濫用后內(nèi)部從低溫到高溫可能發(fā)生以下副反應(yīng)：SEI膜分解、正極材料的熱分解、嵌鋰碳和電解液的反應(yīng)、電解液的熱分解、正極材料和電解液的反應(yīng)、嵌鋰碳和黏結(jié)劑的反應(yīng)等

，雖然這些反應(yīng)具有溫度依賴特點，但是并不具有明顯的先后發(fā)生的順序，更有可能在某一溫度下重疊交叉發(fā)生

。當(dāng)熱量積累到一定程度后，隔膜崩潰導(dǎo)致內(nèi)短路，而后發(fā)生熱失控將反應(yīng)速率提升到一定程度，產(chǎn)生射流火和爆燃現(xiàn)象。Hou等

指出析氧反應(yīng)導(dǎo)致電池低熱穩(wěn)定的途徑，確認(rèn)了EC 和陽極在熱失控演化過程中的重要性，這提供了切斷熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以降低熱失控危險性的思路。Chen等

將電解質(zhì)添加劑作為“氣體滅火劑”和“SEI&CEI 改進(jìn)劑”，可以有效地抑制電池噴射火，證明了其思路的正確性。

1.2 特征溫度規(guī)律

Feng等

揭示了熱失控特征溫度規(guī)律，認(rèn)為熱失控有3 個特征溫度

、

、

，如圖3 所示。

為自產(chǎn)熱起始溫度，從此溫度開始，內(nèi)部活性物質(zhì)開始具有明顯的放熱反應(yīng)，此階段各反應(yīng)有重疊發(fā)生且持續(xù)時間長；

為熱失控觸發(fā)溫度，此溫度代表電池內(nèi)部發(fā)生內(nèi)短路，熱失控此時發(fā)生，溫度瞬時升高，氣體產(chǎn)生并迅速積累，容易形成射流火焰；

為熱失控最高溫度，表示電池在熱電化學(xué)能量都被釋放出來時電池可達(dá)到的最高溫度，此溫度一般對應(yīng)最高的熱釋放速率，幾乎和熱失控觸發(fā)溫度

同時出現(xiàn)

。Zhang等

、Liu等

和Zhao等

利用不同濫用方式觸發(fā)熱失控的研究均驗證了此規(guī)律的正確性。據(jù)此，可將熱失控劃分為3 個時期：

～

為熱失控早期，

～

為熱失控發(fā)生期，

之后為火災(zāi)初期。熱失控特征溫度規(guī)律可為熱失控防控技術(shù)與措施提供參考，即如果能在熱失控早期將熱失控演化的信號識別出來，就可以避免火災(zāi)事故的發(fā)生。

1.3 熱失控產(chǎn)氣規(guī)律

電池?zé)崾Э刂率够馂?zāi)事件發(fā)生，電池內(nèi)部副反應(yīng)除了貢獻(xiàn)了熱量，還釋放了大量可燃、有毒氣體?？扇?xì)怏w在電池殼密閉空間迅速產(chǎn)生形成了鋰電池火災(zāi)的特殊現(xiàn)象射流火

。結(jié)合目前對熱失控氣體成分的測量發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的共性氣體有CO、H

、CO

、CH

、C

H

、HF、電解液蒸汽等

。對熱失控產(chǎn)氣規(guī)律的認(rèn)識有助于理解電池的燃爆特性并提供防控思路。進(jìn)一步地，Mao 等

建立了18650 型鋰電池的集總模型，填補(bǔ)了熱失控過程中關(guān)于氣體產(chǎn)生速率和射流速度的知識空白。Li等

根據(jù)熱失控噴發(fā)氣體火災(zāi)三角形，指出打破火災(zāi)三角形邊界任何一個因素都可以阻止熱失控氣體著火。此外，Zhang 等

對氣體毒性進(jìn)行了評估，Mier 等

提供了計算電池內(nèi)部壓力積聚的方法，增進(jìn)了對熱失控產(chǎn)氣的認(rèn)識。

我開始研究如何去未來。無意間，我發(fā)明了一種藥水——時光藥水。喝了這種藥水，可以穿越到三千年后的某一天，還可以在那里待上一整天。

1.4 內(nèi)短路機(jī)理

Maleki等

采用實驗和熱建模的方法研究了內(nèi)短路。Santhanagopalan 等

模擬了鋰離子電池可能出現(xiàn)內(nèi)短路的場景，增進(jìn)了對內(nèi)短路的理解。Ouyang 等

認(rèn)為多種濫用條件下熱失控的共性過程是內(nèi)短路，并提出一種基于電池組內(nèi)電池一致性的內(nèi)短路檢測方法，有助于電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)短路檢測。

目前的研究表明，內(nèi)短路是由隔膜崩潰造成的，這是熱失控的直接原因

。儲能電站鋰離子電池服役條件復(fù)雜，極易造成電池的電濫用，使電池負(fù)極析鋰形成鋰枝晶刺穿隔膜引發(fā)內(nèi)短路

。電池發(fā)生內(nèi)短路后瞬間釋放大量的熱量，使得電池溫度迅速升高從而發(fā)生電池?zé)崾Э?/p>

。對電池內(nèi)短路機(jī)理的研究有助于理解熱失控發(fā)生的過程，并對電池內(nèi)短路進(jìn)行預(yù)測

。

幼兒對圖形的認(rèn)識需要教育者采取有效方式進(jìn)行教育和引導(dǎo)。幼兒對圖形的認(rèn)知特點是由其經(jīng)驗決定的，當(dāng)幼兒在生活與學(xué)習(xí)中積累大量經(jīng)驗后，他們的認(rèn)識能力也將發(fā)生明顯變化。年齡較小的幼兒所接觸的圖形數(shù)量較少，這就使得他們在圖形認(rèn)知方面比較模糊。而很多教師和家長會習(xí)慣于用某種典型樣式向幼兒介紹圖形，這就導(dǎo)致幼兒出現(xiàn)認(rèn)知局限的問題，這也給后期的教育帶來了一定困難。隨著幼兒在后期接受了更加多樣化的教育，他們能夠更好地把握多樣化的圖形特點，幼兒的關(guān)注點將逐漸轉(zhuǎn)移到圖形特征方面，這也標(biāo)志著幼兒的圖形認(rèn)知能力得到了有效提升。

綜上可知，熱失控演化過程中，鋰離子電池副反應(yīng)既會產(chǎn)生熱量，又會產(chǎn)生氣體。電池溫度的升高是熱量積累的結(jié)果，電池內(nèi)壓增高是氣體在電池殼密閉空間積聚的結(jié)果

。當(dāng)熱量和氣體積累到一定程度時，電池安全閥打開，噴出大量氣體，可燃?xì)怏w和空氣迅速混合。熱失控繼續(xù)進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)速率迅速加快使升溫速率和氣體產(chǎn)生速率驟升

，滿足著火條件時，電池發(fā)生起火燃燒。當(dāng)然，也有可能是高速率泄氣過程中產(chǎn)生的電火花點燃可燃?xì)怏w引發(fā)的燃燒。對于儲能電站而言，局部燃燒產(chǎn)生之后，大量高溫可燃有毒混合煙氣會發(fā)生氣體流動運移現(xiàn)象，當(dāng)可燃?xì)怏w在受限空間積聚到一定程度時，遇到點火源，發(fā)生氣體爆炸

。

Wang 等

利用紅外熱成像技術(shù)獲得了不同放電速率和放電深度條件下的鋰電池溫度分布，可以很好地觀測電池的溫度場隨時間和空間的變化規(guī)律。Rani等

的研究證明了此方法的適用性。

2 鋰電儲能系統(tǒng)熱失控監(jiān)測預(yù)警技術(shù)

根據(jù)上述鋰電池?zé)崾Э靥卣鳒囟纫?guī)律，將熱失控演化的六個過程劃分為三個階段，即熱失控早期、熱失控發(fā)生期和火災(zāi)初期，如圖5所示。電池在熱失控演化六個過程中出現(xiàn)的特征信號為電信號(電壓、電流、電阻)、溫度信號、氣體信號、煙霧信號、火焰信號等，而組成儲能系統(tǒng)后可能會出現(xiàn)如風(fēng)、聲音、震動、應(yīng)變等其他信號。不同技術(shù)手段可識別熱失控不同階段中的特征信號。為了實現(xiàn)對儲能電站的本質(zhì)安全，本文只介紹熱失控早期和熱失控發(fā)生期的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)。

2.1 溫度信號

溫度是熱失控過程中最重要的信號，電池?zé)崾Э丶礊闇囟炔豢赡娴纳仙^程，這是判定電池?zé)崾Э仉A段的一個重要參數(shù)，對溫度的監(jiān)測預(yù)警是最常用和最基礎(chǔ)的方法

。

3.1.2 熱失控阻隔抑制技術(shù)

硫磺回收裝置中產(chǎn)生的有機(jī)硫主要是COS和CS2，主要來自于燃燒爐中發(fā)生的副反應(yīng)，見式(1)～式(9)。

在法律和政策層面，中國應(yīng)當(dāng)盡快出臺反制裁政策，減少美國制裁對中國企業(yè)的影響，在此問題上可以參考?xì)W盟的做法。美國退出《伊朗核協(xié)議》之后，2018年8月6日，歐盟將1996年《反制裁法案》（Blocking Statute）修訂后重啟，限制美國域外制裁政策在歐盟的效果，保護(hù)歐盟企業(yè)的合法權(quán)益，要求歐洲公司面對美國制裁不得遵守美國制裁政策，在歐盟管轄范圍內(nèi)不認(rèn)可任何美國法院或機(jī)構(gòu)的域外管轄制裁的效果，規(guī)定因美國域外管轄權(quán)實施制裁導(dǎo)致的歐盟受損企業(yè)，可以向相關(guān)個人或機(jī)構(gòu)要求賠償（可以直接在歐盟起訴美國政府）[31，32]。

據(jù)此，儲能電站鋰離子電池的熱失控演化過程可根據(jù)其熱失控特性劃分為放熱、產(chǎn)氣、增壓、噴煙、起火燃燒、氣體爆炸六個過程，如圖4 所示?；跓崾Э靥匦岳斫膺@六個過程是研究熱失控防控技術(shù)的基礎(chǔ)。

基于光纖傳感器監(jiān)測鋰電池溫度被認(rèn)為是一種精度較高的測量方案。Alcock等

用光纖傳感器和K型熱電偶兩種傳感器測量電池表面溫度，結(jié)果表明精度從±4.25 ℃提升到+2.13 ℃。Yu 等

用分布式光纖傳感器測量了不同服役條件下鋰離子電池的溫度，結(jié)果表明電池表面溫度的最大溫差比傳統(tǒng)熱電偶測量的要高307%。

此外，Dong 等

研究發(fā)現(xiàn)用電化學(xué)阻抗譜在中頻范圍內(nèi)對自生熱起始溫度之前的內(nèi)部異常溫升具有很高的靈敏性，顯示了可實現(xiàn)早期預(yù)警的潛力。

2.2 氣體信號

熱失控泄氣現(xiàn)象報道很多，所釋放氣體的主要成分為CO、CO

、HF、H

、電解液蒸氣。熱失控氣體信號在安全閥打開后即可探測到，隨著熱失控的發(fā)展，氣體濃度升高，種類變多。

現(xiàn)有的熱失控抑制技術(shù)主要集中在冷卻和阻隔兩方面。

科研主管部門和高校每年都會投入大量的科研經(jīng)費，但這些科研經(jīng)費大部分是針對科研項目研究的，而在科研項目成果的教學(xué)轉(zhuǎn)化，即科技成果教學(xué)轉(zhuǎn)化上，支持力度基本沒有或者較少。另外，科研項目在結(jié)題后，在一定的時間內(nèi)結(jié)余的經(jīng)費會由主管部門回收。而科技成果教學(xué)轉(zhuǎn)化需要一定的物質(zhì)和精力投入，也需要一定的資金支持。資金不足導(dǎo)致教師對科技成果教學(xué)轉(zhuǎn)化的積極性不高、主動性不強(qiáng)，而在科研項目的經(jīng)費中，并沒有相應(yīng)的科技成果教學(xué)轉(zhuǎn)化項目，這使得即使科研項目經(jīng)費有結(jié)余，教師也無法支出經(jīng)費。

Jin 等

報道了基于探測H

實現(xiàn)熱失控早期預(yù)警的方法，該方法發(fā)現(xiàn)基于H

濃度探測可以檢測鋰枝晶的形成，即使只有微米尺度也能通過探測H

濃度進(jìn)行識別。而后對8.8 kWh磷酸鐵鋰模組進(jìn)行的過充實驗表明，H

在H

、CO、CO

、HCl、HF、SO

這6 種常見氣體中首先被探測到，探測時間比煙霧提前639 s，比火災(zāi)提前769 s。

2.3 電信號

電信號為電池管理系統(tǒng)時刻監(jiān)測的重要信號，而對熱失控時電信號變化的研究是預(yù)警的關(guān)鍵。Feng 等

用大型加速量熱儀對大容量鋰離子電池的研究表明，電壓下降和溫度上升之間具有時間延遲，大約為15 s。同時，通過小電流脈沖充放電法發(fā)現(xiàn)隨著電池溫度的升高，電池的電阻逐漸增加。Ren等

深入研究了這個現(xiàn)象，揭示了內(nèi)短路導(dǎo)致的電信號變化和熱失控導(dǎo)致的溫升現(xiàn)象之間的關(guān)系。

BMS 內(nèi)置的電壓傳感器可以很好地監(jiān)測電池的終端電壓。一旦檢測到異常信號，可以很快發(fā)出警報

。電壓監(jiān)測的優(yōu)勢是能夠定位模組內(nèi)有故障的電池。同時，儲能電站電池數(shù)量巨大，需布置更多電壓傳感器，導(dǎo)致較高的計算成本

。

目前儲能電站的監(jiān)測預(yù)警設(shè)備主要是煙霧報警器和溫度傳感器?，F(xiàn)有的研究表明，基于溫度的熱失控監(jiān)測預(yù)警方式無法根據(jù)表面溫度判斷電池是否發(fā)生熱失控從而預(yù)測內(nèi)部溫度

。煙霧探測技術(shù)是熱失控孕育到一定程度才會預(yù)警，此時已經(jīng)有發(fā)生火災(zāi)的趨勢。VOC 氣體探測則無法鑒別該氣體是漏液故障還是熱失控氣體排放。

熱失控是諸多副反應(yīng)引起的不受控制的溫升過程，是一個熱-電濫用耦合的非線性過程，而不是穩(wěn)定的溫度上升過程。Sun等

的研究表明鋰電池正常運行時表面溫度和內(nèi)部核心溫度就存在差異。因此，僅僅測量表面溫度，無法準(zhǔn)確判斷電池是否發(fā)生熱失控。

綜上可知，對于熱失控早期預(yù)警技術(shù)新方法的研究不多，且信號處理、成本和工程布置也是一大難題，僅憑單一參數(shù)預(yù)警使得誤報率始終較高，未來需要開發(fā)多參數(shù)耦合預(yù)警技術(shù)實現(xiàn)對熱失控早期的精確識別

。

工程設(shè)計本著安全、可靠、經(jīng)濟(jì)適用、維護(hù)管理方便的原則進(jìn)行，最終決定管控器的架設(shè)采取一井一表、一井一卡、以水控電的方式。

3 鋰電儲能系統(tǒng)熱失控抑制和滅火、抑爆技術(shù)

儲能電站鋰離子電池電池簇在單預(yù)制倉儲室內(nèi)排列緊密，電池簇內(nèi)的電池高度密集，很容易形成熱失控擴(kuò)展蔓延的情況，此時難以散熱，熱量和可燃?xì)怏w會慢慢積累；若可燃?xì)怏w擴(kuò)散、運移后在受限空間積聚，則很容易在延遲點火后發(fā)生爆炸。因此，電池燃燒火災(zāi)是能維持高溫的氣體火災(zāi)。從電池化學(xué)體系和熱失控自生熱特性來看，電池火災(zāi)是含能材料自反應(yīng)的熱氣致燃。基于前述的熱失控演化過程3 個階段和6 個過程采取針對性防控措施非常關(guān)鍵。

3.1 熱失控抑制技術(shù)

綜上所述，復(fù)方鱉甲軟肝片具有抑制肝Kupffer細(xì)胞活化的作用，并可抑制其分泌TGF-β，從而起到抗肝纖維化的作用，為臨床復(fù)方鱉甲軟肝片治療肝纖維化的合理用藥以及開發(fā)治療肝纖維化更為有效的藥物提供可靠的依據(jù)。

3.1.1 熱失控冷卻抑制技術(shù)

在冷卻手段方面，Liu等

研究了細(xì)水霧對3.7 V、2.6 Ah的NCM(1∶1∶1)電池單體不同SOC下熱失控抑制情況。研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)加熱下熱失控發(fā)生是不可阻擋的，但可以通過噴灑細(xì)水霧來降低熱失控時的表面溫度。對于高SOC，細(xì)水霧抑制熱失控很困難，溫度降低了20 ℃。對于低SOC，表面溫度至少下降了83.8 ℃，這表明了細(xì)水霧對低SOC電池?zé)崾Э氐睦鋮s能力更強(qiáng)。而對于模組而言

，其定義了冷卻系數(shù)來確定細(xì)水霧的冷卻效果，并認(rèn)為當(dāng)電池表面溫度降低到100 ℃以下時，可以成功防止熱失控。

儲能電站電池一般為串并聯(lián)連接，連接方式對熱失控傳播影響較大

。Liu等

研究了并聯(lián)方式對鋰離子電池?zé)崾Э貍鞑ズ图?xì)水霧主動降溫的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，并聯(lián)連接的電池顯示出更低的熱失控起始溫度，這會導(dǎo)致細(xì)水霧作用的臨界溫度節(jié)點降低。當(dāng)臨界溫度降低到100 ℃以下時，冷卻過程主要依賴水的吸熱，這使得控制效果大幅降低。

Huang等

研究了液氮對4.2 V、2200 mAh的LCO電池?zé)崾Э氐睦鋮s和抑制效果。結(jié)果表明，在熱失控早期施加液氮可以成功預(yù)防熱失控的發(fā)生。隨著電池表面溫度的增加，液氮對電池的抑制作用減弱，但噴灑29.3 g液氮在80 s就將9.24 Wh電池的表面溫度從700 ℃降低到100 ℃，顯示了較高的冷卻能力。由于液氮的工程布置復(fù)雜，使得規(guī)模應(yīng)用受到限制。

在特征分類方面,本文選用了高斯混合模型(GMM)對訓(xùn)練樣本進(jìn)行訓(xùn)練,并劃分樣本空間,完成分類器的設(shè)計。其實現(xiàn)過程如圖3所示。

在阻隔技術(shù)方面，Yuan 等

研究了空氣、鋁板、石墨復(fù)合板和鋁填充等四種間隙材料對熱失控傳播的影響，研究表明石墨復(fù)合板和鋁填充可有效抑制熱失控的傳播。Niu 等

研究了低導(dǎo)熱和阻燃復(fù)合相變材料對抑制方形鋰電池?zé)崾Э貍鞑サ淖饔?。結(jié)果表明，添加阻隔材料的鋰電池組熱失控傳播得到抑制。Weng 等

的研究也表明復(fù)合相變材料熱失控阻隔技術(shù)能夠有效抑制熱失控傳播并限制火災(zāi)載荷，對火災(zāi)防控有重要意義。

何美寧說了如何從南京找到北京，在北京如何被警察誤當(dāng)特務(wù)，第二次去北京，又如何被一個陌生女人誤為流氓的事。何美寧說，三個月前，叔叔昏倒在北京一家小旅店里，醫(yī)生說晚送十分鐘就沒救了。

3.2 鋰電池滅火技術(shù)

鋰離子電池滅火技術(shù)研究的重點主要是滅火介質(zhì)的開發(fā)和利用，圖6為常見的鋰電池滅火介質(zhì)效果和滅火策略。Xu 等

開展了二氧化碳、HFC-227ea、細(xì)水霧三種滅火劑抑制鋰電池火災(zāi)的實驗研究。在電池泄壓閥打開時停止加熱，施加滅火劑。實驗表明，各滅火介質(zhì)均可抑制電池的燃燒，二氧化碳和HFC-227ea在釋放過程中仍出現(xiàn)火焰，而細(xì)水霧無火焰，表明冷卻能力強(qiáng)的滅火介質(zhì)對鋰電池火災(zāi)的抑制效果良好。

受政府資助的高校和科研機(jī)構(gòu)，一方面要追求“科研的自由和獨立”，另一方面作為公益性科研機(jī)構(gòu)在應(yīng)用其科研成果及產(chǎn)業(yè)化時必須服務(wù)于公眾利益。近年來，德國公益性科研機(jī)構(gòu)越來越重視和鼓勵各種形式的知識和技術(shù)轉(zhuǎn)移，但在與企業(yè)合作過程中，公益性科研機(jī)構(gòu)在科研任務(wù)設(shè)置上常常遭遇商業(yè)目標(biāo)和公益目標(biāo)的博弈，科研人員通常面臨以下3種情形：一是在商業(yè)企業(yè)擔(dān)任顧問；二是所在的研究機(jī)構(gòu)與商業(yè)企業(yè)合作開展研究；三是參與新辦企業(yè)，并同時與所在研究機(jī)構(gòu)存續(xù)勞動合同。此時，企業(yè)的商業(yè)利益往往會影響科研人員的行為。以馬普學(xué)會為例，學(xué)會在其《知識和技術(shù)轉(zhuǎn)移準(zhǔn)則》中對以上3種情形給予了明確規(guī)定[11, 12]。

Liu 等

開發(fā)了一種滅火和快速冷卻的一體化的消防技術(shù)。先用全氟己酮熄滅電池明火，然后利用細(xì)水霧進(jìn)行降溫，電池未出現(xiàn)復(fù)燃，而未用細(xì)水霧持續(xù)降溫的電池則出現(xiàn)了復(fù)燃。此種二次滅火技術(shù)的有效性在于，先熄滅氣體火災(zāi)，后進(jìn)行冷卻降溫。實驗同時也證明了鋰離子電池火災(zāi)是能維持持續(xù)高溫的氣體火災(zāi)，因此應(yīng)著重關(guān)注高效的氣體滅火劑和持續(xù)冷卻降溫劑這兩種滅火介質(zhì)的開發(fā)。

楊貴生釋比說的：“在木梯村沒有祭祀的寺廟，每家的屋頂上也沒有白石，過羌年也只是大家一起吃吃肉，真正的古羌文化都被丟了。”羌族悠久的歷史，豐厚的民族文化，不應(yīng)該就此慢慢消失，所以呼吁各界關(guān)注5.12地震后，遷移區(qū)羌族的非物質(zhì)文化的保護(hù)，關(guān)注釋比傳承人的生活現(xiàn)實，將對羌族的關(guān)注落在實處。

目前對滅火介質(zhì)的研究主要集中在二氧化碳

、干粉

、泡沫

、氣溶膠

、七氟丙烷

、全氟己酮、細(xì)水霧等滅火劑

。已有研究表明，與傳統(tǒng)能源火災(zāi)相比，儲能電站火災(zāi)往往一旦發(fā)生便無法控制，只能被動用水噴淋滅火降溫，而此過程針對整個儲能電站，會造成所有電池失效無法使用。

儲能電站電池在單預(yù)制艙內(nèi)高度密集，使得滅火劑無法進(jìn)入到電池殼體內(nèi)部直接作用于電極材料，熱失控仍然在孕育、發(fā)生、擴(kuò)展，極易發(fā)生復(fù)燃。因此，在熱失控早期就準(zhǔn)確識別熱失控特征信號，及時采取熱失控抑制措施，是較為安全的技術(shù)手段，可以成功抑制儲能電站鋰電池由單體熱失控演化為大規(guī)模火災(zāi)的事故。

3.3 儲能電站抑爆技術(shù)

儲能電站電池單體內(nèi)短路引發(fā)起火燃燒后，由于電池排列高度密集，容易形成熱失控傳遞現(xiàn)象

。此時相鄰區(qū)域電池處于熱失控演化過程中，會產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w且在受限空間積聚，在一定條件下會引發(fā)爆炸

。

儲能電站爆炸是氣體爆炸，一般根據(jù)電池類型有兩種形式：延遲點火爆炸和補(bǔ)充氧氣爆炸。延遲點火爆炸為大量可燃煙氣運移到受限空間，達(dá)到爆炸極限后，遇到點火源后發(fā)生爆炸

；補(bǔ)充氧氣爆炸為熱量和可燃?xì)怏w在受限空間積聚，當(dāng)破開門窗后，引入氧氣，發(fā)生爆炸

。對于磷酸鐵鋰儲能電站來說，延遲點火爆炸更容易發(fā)生；而對于三元鋰儲能電站來說，補(bǔ)充氧氣爆炸更容易發(fā)生。

儲能電站抑爆技術(shù)的核心即防止可燃?xì)怏w在受限空間積聚達(dá)到爆炸極限。因此亟須研究儲能電站可燃?xì)怏w積聚的處置措施和延遲點火控制方案。主動通風(fēng)措施是必要且關(guān)鍵的，這需要對大規(guī)模電池陣列的氣體產(chǎn)生速率、總氣體產(chǎn)量和氣體組成進(jìn)行研究

。Zhang等

研究了不同SOC下熱失控氣體成分和爆炸極限，Chen 等

的研究為稀釋惰化的合理性提供了理論支撐。此外，抑爆劑開發(fā)也是一種可行的方案，Zhu 等

研究了在可燃?xì)怏w大量產(chǎn)生時細(xì)水霧作為抑爆劑的抑爆效能。

4 結(jié)論與展望

目前，對于熱失控機(jī)理和演化過程研究已經(jīng)較為深入，而儲能電站鋰離子電池監(jiān)測預(yù)警和防控技術(shù)仍然有很多問題亟待解決。本文綜述了儲能電站鋰電池?zé)崾Э靥匦约把莼^程規(guī)律和防控技術(shù)，得到如下結(jié)論。

（1）儲能電站鋰離子電池在外部濫用條件下的熱失控演化過程可劃分為3 個階段和6 個過程。3 個階段分別是熱失控早期、熱失控發(fā)生期和火災(zāi)初期。6 個過程分別是放熱、產(chǎn)氣、增壓、噴煙、起火燃燒和氣體爆炸。整個演化過程各階段并不是獨立的，而是化學(xué)反應(yīng)重疊交叉進(jìn)行的。深入理解鋰電池?zé)崾Э靥匦约把莼^程才能獲得可靠和先進(jìn)的監(jiān)測預(yù)警、抑制、滅火、抑爆技術(shù)。

（2）在儲能電站監(jiān)測預(yù)警方面，電信號、溫度信號和氣體信號作為單一的監(jiān)測信號預(yù)警效果較差。未來需要構(gòu)建以電信號為基礎(chǔ)，溫度和氣體信號為核心，煙霧和火焰信號為輔助的電-熱-氣-煙-光多參數(shù)耦合的熱失控全過程監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，并根據(jù)預(yù)警結(jié)果，提供相應(yīng)的事故處置措施，如熱失控早期熱管理，熱失控發(fā)生期斷電冷卻、抑制，火災(zāi)初期進(jìn)行滅火。

（3）在熱失控抑制、滅火和抑爆技術(shù)方面。熱失控發(fā)生期，利用阻隔技術(shù)將熱失控模組數(shù)量限制在一定范圍內(nèi)，之后對其進(jìn)行冷卻降溫，可有效防止火災(zāi)事故的發(fā)生，實現(xiàn)儲能電站熱失控的安全應(yīng)對。在火災(zāi)初期，要針對鋰電池火災(zāi)特點利用既能熄滅氣體火災(zāi)，又能高效降溫的滅火介質(zhì)或滅火技術(shù)抑制儲能電站火災(zāi)。同時，儲能電站鋰電池?zé)崾Э睾笕菀壮霈F(xiàn)氣體擴(kuò)散、運移在受限空間積聚后延遲點火發(fā)生爆炸的特征現(xiàn)象，可據(jù)此開發(fā)有效的通風(fēng)稀釋、惰化和抑爆技術(shù)。

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