Accident de sécurité dans les centrales électriques au lithium
Aperçu
Au cours des dernières années, avec l’amélioration continue des nouvelles installations énergétiques, les centrales électrochimiques basées sur des batteries au lithium se sont développées rapidement dans le système électrique. Les batteries au lithium ont les caractéristiques d'un long temps de décharge, vitesse de réponse rapide, efficacité de conversion élevée, libre des conditions naturelles, et des applications pratiques à grande échelle. Ils constituent la principale direction de développement des centrales électrochimiques au lithium.
Cependant, les batteries lithium-ion ont un point d'ébullition bas, et électrolytes organiques inflammables, et le système matériel a un pouvoir calorifique élevé. Après une panne de batterie ou d'équipement électrique, il est facile de déclencher la réaction secondaire exothermique du matériau de la batterie, ce qui fait que la batterie perd le contrôle de la chaleur. Cela peut évoluer vers un accident de sécurité majeur tel que la combustion et l'explosion du système de stockage d'énergie.. Des incendies ou des explosions surviennent souvent, allant des centrales électriques de niveau MW aux véhicules électriques, ce qui peut entraîner de graves pertes économiques et des impacts sociaux. Donc, la sécurité est le principal problème dans la construction et l’application à grande échelle de centrales électriques au lithium. Il est très important d'explorer les causes des accidents de sécurité dans les systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium et de mener des recherches sur l'évaluation et l'alerte précoce de l'état de sécurité des systèmes de stockage d'énergie., alerte précoce, et gestion et contrôle des risques d’accidents.
Analyse des causes d'accident dans les centrales au lithium
La sécurité du stockage d’énergie est un problème systématique. Grâce à l'analyse des accidents de sécurité dans les centrales de stockage d'énergie ces dernières années, les causes des accidents de sécurité dans les centrales électriques de stockage d'énergie peuvent être divisées en quatre catégories: corps de batterie, abus de surcharge, environnement opérationnel, et système de gestion.
La cause de l'accident: Facteurs de batterie
Les sources des accidents induits par la batterie incluent principalement les défauts dans le processus de fabrication de la batterie et la dégradation de la sécurité du système de stockage d'énergie causée par le vieillissement de la batterie.
Les défauts internes de la batterie incluent la présence de particules de contaminants métalliques dans le coller processus de la batterie, bavures sur les bords des fluides positifs et négatifs, etc.. Ces particules métalliques polluantes ou bavures de bord d'électrode formeront des dendrites au fur et à mesure que la batterie vieillit et évolueront progressivement vers des micro-courts-circuits internes., et s'étendre progressivement vers des courts-circuits durs. La surchauffe locale de la position de court-circuit à l'intérieur de la batterie déclenchera progressivement la réaction secondaire du matériau de la batterie exothermique en chaîne.. La réaction secondaire déclenchée lorsque la batterie est surchauffée est une réaction exothermique qui libère de l'oxygène du réseau d'oxyde métallique de l'électrode positive.. Même en cas de refroidissement forcé ou d'étanchéité et d'isolation artificielles (pas d'oxygène), il ne peut pas empêcher efficacement l'emballement thermique de la batterie lithium-ion.
La cause de l'accident: Surcharge
Le pack batterie d’une centrale électrique est généralement composé de centaines ou de milliers de cellules en série et en parallèle.. À mesure que la durée d'utilisation et le nombre de cycles augmentent, l'incohérence des cellules va progressivement augmenter, et le processus de charge provoquera toujours des cellules individuelles à opayer. La surcharge affectera les performances électriques de la batterie et entraînera des changements structurels dans les matériaux positifs et négatifs.. Si une batterie présentant un défaut initial ou un degré de vieillissement élevé est complètement chargée et déchargée pendant une longue période pendant le fonctionnement réel, ou même surchargé ou trop déchargé, les défauts internes seront amplifiés, conduisant finalement à la défaillance de la cellule et du système, et même causer des problèmes de sécurité tels qu'un incendie de batterie et une explosion.
La cause de l'accident: Facteurs liés à l’environnement opérationnel
La température ambiante est essentielle au fonctionnement sûr des batteries lithium-ion. La charge à basse température provoquera également une galvanoplastie du lithium sur l'électrode négative en graphite., ce qui entraînera l'enveloppement de l'électrode négative par des dépôts de lithium métallique, entraînant une grave perte de capacité, et même un court-circuit dans la batterie lorsque les dendrites de lithium se développent et percent le diaphragme. L'environnement à haute température n'est pas propice à la dissipation thermique de la batterie. Lorsque la génération de chaleur interne de la batterie est supérieure à la dissipation thermique externe, sa température augmentera jusqu'à un état de surchauffe, ce qui peut déclencher un emballement thermique.
Avertissement de sécurité actif pour éviter les accidents de sécurité dans les centrales électriques au lithium
Un grand nombre d’études ont montré qu’avant l’emballement thermique, les batteries lithium-ion montrent un processus lent, et les indicateurs de caractérisation associés peuvent devenir une base importante pour une alerte précoce en matière de sécurité des centrales électriques au lithium. Donc, il est nécessaire et possible de partir de l'évaluation et de la prévision en temps réel de l'état de sécurité de la batterie et de développer un système d'alerte précoce pour les risques liés à la sécurité de la batterie, basé sur les caractéristiques d'évolution à long terme de la batterie et conditions de fonctionnement et autres effets de couplage multifactoriels, et le réduire à la source grâce à une prévention et un contrôle actifs.
L'avertissement de sécurité du système de stockage d'énergie par batterie au lithium peut être divisé en trois niveaux de prévention et de contrôle: l’un est l’avertissement précoce d’échecs à changement lent, le second est l'identification en ligne des sources de risques de défaillance, et le troisième est l'alerte précoce en cas d'emballement thermique.
L'alerte précoce active de sécurité de la centrale électrique peut identifier et localiser l'unité de cellule de batterie vieillissante, anormale et dégradée., et par des mesures de maintenance ou de remplacement appropriées, cela peut empêcher la batterie de se développer jusqu'au stade de l'emballement thermique.
Conclusion
Le problème de la sécurité du stockage d’énergie est un problème systémique. L'apparition de sécurité les accidents évoluent et se développent souvent grâce à l’interaction de multiples facteurs, ce qui conduit finalement à l'apparition d'un abus de batterie et d'un emballement thermique. En identifiant activement les sources de risques de sécurité en ligne, les sources de risques qui provoquent des accidents de sécurité peuvent être éliminées à l'avance, et le risque d'emballement thermique dans le système de batterie peut être réduit à partir de la source. À la fin, on s'attend à ce qu'il réalise la sécurité absolue du “NON ACCIDENT” de la centrale électrique au lithium.
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