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宝博体育在线app-干货丨船用锂电池的安全分级及技术要求

发布时间:2022-05-12 00:00:10  阅读数:22202
北极星储能网讯:今朝,经常使用在新能源范畴的锂电首要包罗磷酸铁锂电池和三元锂电池,依照电池外形又可分为方形铝壳、圆柱、软包电池。磷酸铁锂电池不含有害元素,本钱低廉,平安性很是好,轮回寿命长,但能量密度低;三元锂电池能量密度高,年夜倍率充电和耐低温机能好,但热不变性差。因为分歧种类的电池的布局特点和反映道理有所区分,致使其平安性各有分歧,从风险节制的角度对分歧平安品级的锂电池采纳分歧的平安策略,这也是对锂电池进行平安品级划分的意义。

本文来历:微信公家号中国船检 ID:cssp1999 作者:贾江鑫

▣船用动力锂电池的规范和手艺要求

中国船级社在对锂电池规范指南的研究展开的比力早,2014年7月就发布了《太阳能光伏系统和磷酸铁锂电池系统查验指南》(2014)版,跟着锂电池手艺的成长、尺度的更新换代,锂电池手艺在船舶范畴的利用也愈来愈多。2019年,中国船级社发布《纯电池动力船舶查验指南》,替换了《太阳能光伏系统和磷酸铁锂电池系统查验指南》里面的相干要求。

2019指南比力年夜的几个转变就是对实验项目和方式进行了比力年夜的更新,实验项目中,单体电池增添了热掉控实验,蓄电池模块和蓄电池包增添了热掉控分散要求,实验方式参照了相干新的IEC尺度、国标等要求,使实验更具有操作性和有用性。二是在第二章中引入了锂电池平安分级的概念,首要将电池分为两个平安品级,平安品级为1的蓄电池需要经由过程严酷的防护办法可船用,平安品级为2的蓄电池可采取通用平安办法可船用。提出了对蓄电池风险评估的要求,从蓄电池的设计道理、理论阐发、实验成果等方面临蓄电池可能存在的风险进行评估,包管锂电池的利用平安。

▣动力锂电池的利用风险阐发和应对方式

锂电池在现实利用进程中可能产生碰撞、过充、过放、短路等风险,从而激发热掉控,乃至致使起火爆炸。跟着单体电池能量密度的提高,平安风险也越年夜,热掉控释放的能量也更高,而年夜大都变乱由于火势年夜而销毁了现场证据,不轻易找到正确的变乱缘由。2019年10月,挪威渡船公司Norled旗下“MF Ytteroyningen”号客船的蓄电池室产生小型火警事,变乱缘由不明。但动力电池的火警通常为从一个或几个电芯产生热掉控最先的。

不管电池是由于外部气力(碰撞、挤压、针刺、分裂等)仍是因为内部身分(电池老化造成布局毁伤、过充致使电池鼓包、隔阂缺点、杂质、毛刺、褶皱等)都有可能致使内部短路,短时候释放年夜量的、能量,电池温度急剧上升,造成严重后果。针对动力电池热掉控产生的诱因,预防手段首要分为电芯材料的优化和外部情况的预防治理。

(1)电芯材料的优化首要经由过程对电芯材料的优化,阻断热掉控的产生,提高电芯的抗热掉控能力,首要从电芯的4年夜主材(正极材料、负极材料、隔阂、电解液)入手,如采取热不变性更高的磷酸铁锂作为正极材料,对正极材料各元素的配比阐发,提高电芯的热不变性,在电解液中添加阻燃剂或开辟固体聚合物电解质,采取强度更高、破膜温度更高的隔阂。对电芯材料的优化可以从底子上晋升电池的平安机能,但也在必然水平上影响电池机能的阐扬。

(2)针对电芯热掉控外部风险管控的办法首要分为布局预防、BMS监控和热治理预防三个方面,如提高电池包的机械布局和防护品级;添加电芯或模组之间的距离组件,禁止电芯或模组之间热传导的产生;采取风冷、水冷、油冷等减轻热掉控对电池的毁伤;增添电源治理系统(BMS)经由过程及时监控电池电量、电池充放电、电池温度等办法包管电池处在健康工作状况,在系统异常和热掉控产生前对系统发出预警。

▣动力电池热掉控实验方式

中国船级社《纯电池动力船舶查验指南》2019第7章查验与实验手艺要求,表7.2.1.2划定了蓄电池单体查验中关在热掉控实验的实验方式和参考尺度。此中要求热掉控实验依照电力储能用锂离子电池GB/T36276:2018中5.2.3.8和附录A.2.19的要求进行验证。实验目标是验证电池在必然前提下产生热掉控后的危险水平,热掉控鉴定及格前提是在热掉控的前提下,电池不该起火、爆炸。

以下是某型号磷酸铁锂单体电池热掉控实验的根基环境:

(1)电芯容量为105Ah,实验采取500W电加热板接触加热方针电芯,加热板经由过程不锈钢夹具与电芯慎密束厄局促在一路。温度传感器安插以下:

(2)按要求对测试电芯进行加热1h后,电池平安阀打开,最先发生可见烟气,随后电池产生热掉控,发生年夜量烟雾,热掉控产生一段时候后,烟气逐步削减,电池概况最先降温,直至实验竣事。

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如上图所示,电池概况温度在热掉控前均在逐步上升,在电池平安阀打开后呈现必然波动,在电池热掉控后到达峰值。此中T4应平安阀脱落所测温度呈现跌落环境,因电池未起火,对情况温度T5影响较小。

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电池实验前后对照

▣船用动力电池的平安分级要求和方式

中国船级社《纯电池动力船舶查验指南》2019第二章第二节平安分级中对电池平安分为两个品级:

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平安分级一览表

注:(1) 在热掉控环境下释放氧气和有毒可燃气体,燃烧(爆炸)风险较高的蓄电池,平安品级为1。

(2) 在热掉控环境下仅释放有毒可燃气体,燃烧(爆炸)风险较低的蓄电池,平安品级为2。

从分级一览表中可以知道分类的首要区分是在热掉控前提下是不是释放氧气,燃烧(爆炸风险)是不是较高,今朝出产锂电池的厂家根基也都有能力进行热掉控实验,且都能供给国度强迫检测陈述,但经由过程热掉控的鉴定前提(在热掉控的前提下,电池不该起火、爆炸)可以发现,热掉控实验并没有要求对是不是释放氧气和有毒可燃气体,释放的浓度有几多,燃烧爆炸的风险凹凸进行判定。假如想要对热掉控所释放的气体进行阐发,就必需对释放的气体进行搜集并操纵相干气体探测器对释放烟气进行探测阐发,而今朝能到达该实验前提并获得CCS承认的机构较少,所以尽快成立响应的实验能力,尤其主要。

原题目:船用锂电池的平安分级,你领会吗?

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