Incidente di sicurezza nelle centrali elettriche al litio

Panoramica

Negli ultimi anni, con il miglioramento continuo di nuove installazioni energetiche, le centrali elettrochimiche basate su batterie al litio si sono sviluppate rapidamente nel sistema energetico. Le batterie al litio hanno le caratteristiche di un lungo tempo di scarica, velocità di risposta rapida, elevata efficienza di conversione, esente da condizioni naturali, e convenienti applicazioni su larga scala. Sono la principale direzione di sviluppo delle centrali elettrochimiche al litio.

Tuttavia, le batterie agli ioni di litio hanno un basso punto di ebollizione, ed elettroliti organici infiammabili, e il sistema materiale ha un alto potere calorifico. Dopo che la batteria o l'apparecchiatura elettrica si sono guastate, è facile innescare la reazione laterale esotermica del materiale della batteria, facendo sì che la batteria perda il controllo del calore. Potrebbe evolversi in un grave incidente di sicurezza come la combustione e l'esplosione del sistema di accumulo dell'energia. Spesso si verificano incendi o esplosioni, che vanno dalle centrali elettriche di livello MW ai veicoli elettrici, che possono causare gravi perdite economiche e impatti sociali. Perciò, la sicurezza è la questione principale nella costruzione e nell’applicazione su larga scala di centrali elettriche al litio. È di grande importanza esplorare le cause degli incidenti legati alla sicurezza nei sistemi di accumulo di energia con batterie al litio e svolgere ricerche sulla valutazione e l’allarme tempestivo sullo stato di sicurezza dei sistemi di accumulo di energia., preavviso, e gestione e controllo del rischio di incidenti.

Analisi delle cause di incidente nelle centrali elettriche al litio

La sicurezza dello stoccaggio dell’energia è un problema sistematico. Attraverso l'analisi degli incidenti legati alla sicurezza nelle centrali elettriche di accumulo di energia negli ultimi anni, le cause degli incidenti legati alla sicurezza nelle centrali elettriche di accumulo di energia possono essere suddivise in quattro categorie: corpo della batteria, abuso eccessivo, ambiente operativo, e sistema di gestione.

La causa dell'incidente: Fattori relativi alla batteria

Le fonti degli incidenti indotti dalla batteria includono principalmente difetti nel processo di produzione della batteria e il degrado della sicurezza del sistema di accumulo dell’energia causato dall’invecchiamento della batteria.

I difetti interni della batteria includono la presenza di particelle metalliche contaminanti al suo interno incollare processo della batteria, bave sui bordi dei fluidi positivo e negativo, ecc. Queste particelle metalliche inquinanti o bave sui bordi degli elettrodi formeranno dendriti con l'invecchiamento della batteria e si evolveranno gradualmente in microcortocircuiti interni, ed espandersi gradualmente in cortocircuiti duri. Il surriscaldamento locale della posizione di cortocircuito all'interno della batteria innescherà gradualmente la reazione laterale del materiale esotermico della batteria a catena. La reazione collaterale innescata quando la batteria è surriscaldata è una reazione esotermica che rilascia ossigeno dal reticolo di ossido metallico dell'elettrodo positivo. Anche in caso di raffreddamento forzato o di sigillatura e isolamento artificiale (niente ossigeno), non può prevenire efficacemente la fuga termica della batteria agli ioni di litio.

La causa dell'incidente: Sovraccarico

Il pacco batterie di una centrale elettrica è solitamente composto da centinaia o migliaia di celle in serie e in parallelo. Man mano che aumentano il tempo di utilizzo e il numero di cicli, l'incoerenza delle celle aumenterà gradualmente, e il processo di ricarica causerà comunque singole celle A overcharge. Il sovraccarico influenzerà le prestazioni elettriche della batteria e causerà cambiamenti strutturali nei materiali positivo e negativo. Se una batteria con un difetto iniziale o un elevato grado di invecchiamento viene caricata completamente e scaricata per un lungo periodo durante il funzionamento effettivo, o addirittura sovraccaricato o scaricato eccessivamente, i difetti interni saranno amplificati, portando infine al fallimento della cellula e del sistema, e persino causando problemi di sicurezza come incendi ed esplosioni della batteria.

La causa dell'incidente: Fattori legati all'ambiente operativo

La temperatura ambiente è fondamentale per il funzionamento sicuro delle batterie agli ioni di litio. La ricarica a bassa temperatura causerà anche la galvanizzazione del litio sull'elettrodo negativo di grafite, che farà sì che l'elettrodo negativo venga avvolto da depositi di litio metallico, causando gravi perdite di capacità, e persino un cortocircuito nella batteria quando i dendriti di litio crescono e perforano il diaframma. L'ambiente ad alta temperatura non favorisce la dissipazione del calore della batteria. Quando la generazione di calore interno della batteria è maggiore della dissipazione di calore esterna, la sua temperatura salirà fino a raggiungere uno stato di surriscaldamento, che potrebbe innescare una fuga termica.

Avviso di sicurezza attiva per evitare incidenti di sicurezza per le centrali elettriche al litio

Un gran numero di studi lo hanno dimostrato prima che si verifichi l’instabilità termica, le batterie agli ioni di litio mostrano un processo lento, e i relativi indicatori di caratterizzazione possono diventare una base importante per un allarme tempestivo in materia di sicurezza centrali elettriche al litio. Perciò, è necessario e possibile partire dalla valutazione e previsione in tempo reale dello stato di sicurezza della batteria e sviluppare un sistema di allarme precoce per i rischi per la sicurezza della batteria basato sulle caratteristiche di evoluzione a lungo termine della batteria e condizioni operative e altri effetti di accoppiamento multifattoriale, e ridurlo alla fonte attraverso la prevenzione e il controllo attivi.

L'avviso di sicurezza del sistema di accumulo dell'energia della batteria al litio può essere suddiviso in tre livelli di prevenzione e controllo: uno è il preavviso dei fallimenti dovuti al cambiamento lento, la seconda è l'identificazione online delle fonti di rischio di guasto, e il terzo è l’allarme precoce dell’instabilità termica.

L'allarme precoce di sicurezza attivo della centrale elettrica può identificare e localizzare l'invecchiamento anomalo e il deterioramento della cella della batteria, e attraverso adeguate misure di manutenzione o sostituzione, può impedire che la batteria si sviluppi fino alla fase di avvicinamento alla fuga termica.

Conclusione

Il problema della sicurezza dello stoccaggio dell’energia è un problema sistemico. Il verificarsi di sicurezza Gli incidenti spesso evolvono e si sviluppano attraverso l’interazione di molteplici fattori, che alla fine porta al verificarsi di un abuso della batteria e di fuga termica. Identificando attivamente le fonti di rischio per la sicurezza online, le fonti di rischio che inducono incidenti di sicurezza possono essere eliminate in anticipo, e il rischio di fuga termica nel sistema batteria può essere ridotto fin dalla fonte. Alla fine, ci si aspetta che realizzi l'assoluta sicurezza del “NO INCIDENTE” del centrale elettrica al litio.