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如何防止储能系统中的电池热失控

发布时间：

2025-09-04 09:52

来源：

您可以通过采取以下步骤来防止储能系统中的电池热失控：

使用专门的冷却系统维持安全的电池温度，以避免电池热失控。
使用传感器持续监测电池健康状况，以检测电池热失控的早期迹象。
选择高质量的电芯和组件，降低电池热失控的风险。
构建坚固的外壳，以增强对电池热失控的保护。

有效的温度管理、持续的监控和强大的设计是防止电池热失控和降低风险的关键。

关键要点

将电池存放在安全温度下。存放温度应在 50°F 至 77°F 之间。这有助于防止电池过热。
使用强大的电池管理系统 (BMS) 来监控电池健康状况。该系统会持续检查电压、电流和温度。
经常检查你的储能系统。每三个月检查一次是否有损坏、泄漏或异味。
选择高质量的电池和零件。优质的材料有助于降低热失控的可能性。
采用良好的冷却方法。浸入式冷却是控制电池热量和防止火灾的最佳方法。

电池热失控基础知识

它是什么？

在谈论储能安全时，您可能会听到“电池热失控”这个词。这是电池单元内部非常危险的事件。当电池过热时，它会引发化学反应，产生更多热量。热量不断积聚，温度迅速上升。在储能系统中，电池热失控是一个难以阻止的自热过程。一旦发生，就很难控制。这可能导致火灾、爆炸，甚至整个系统故障。

这个过程主要有几个步骤。首先，电池会因内部或外部的某种因素而发热。其次，电池内部的化学反应会加速，产生更多热量。如果电池持续升温，里面的化学物质就会变成蒸汽。这可能会导致电池损坏或爆炸。

注意：电池热失控不仅仅是电池过热。这是一种持续进行的反应，可以迅速蔓延至整个电池组。

下表显示了主要步骤：

过程	描述
发热	电池内部发生化学反应，产生热量，使温度升高。
SEI 细分	固体电解质中间相（SEI）破裂，导致电池变弱。
热传播	热量转移到其他电池并在电池组中引发连锁反应。

主要原因

了解电池热失控的原因有助于防止其发生。许多因素都可能引发这一危险事件：

隔膜问题导致内部短路
过度充电，尤其是使用错误的充电器或损坏的电池管理系统
电池过度使用和耗电过多后充电
电池外部短路
处于过热或过冷的地方
水分过多
物理损坏，例如挤压或戳破电池
制造电池时出现的零件损坏或错误
机械损坏，例如掉落或摔坏电池
长时间过热或过冷
电气滥用，例如反复过度充电

任何这些问题都可能引发连锁反应，最终导致电池热失控。务必使用优质电池，正确充电，并妥善保护电池免受损坏和极端温度的影响。

预防策略

温度控制

将电池存放在安全温度下至关重要。为了获得最佳效果，请将锂离子电池存放在 50°F 至 77°F 之间。如果电池温度超过 86°F，可能会断电并导致电池故障。切勿在电池温度超过 113°F 时充电。请将电池存放在阴凉干燥处，并避免过度充电。

隔热层有助于保护电池免受快速温度变化的影响。浸入式冷却是保持电池冷却的一种非常好的方法。这种方法直接接触电池表面，使热量均匀散发。它能有效防止热点形成，并且比其他系统消耗更少的额外电量。浸入式冷却还能使电池寿命延长高达 22%。

提示：混合冷却采用被动和主动两种方式控制热量。这使得储能系统更安全，并使其保持在合适的温度。

以下是比较冷却方法的表格：

冷却方式	主要发现
基于热管的BTM	利用相变实现高效热传递。
雾化冷却	通过适当的流速保持电池表面温度低于 40°C。
混合主动系统	实现低温升和高电池温度均匀性。
浸入式冷却	确保均匀冷却并降低温度梯度。
液冷热管理	预测温度变化并强调接触电阻效应。

热管理系统

热管理系统有助于防止电池热失控。这些系统采用热障、被动冷却和主动冷却技术。良好的设计有助于控制热量，防止危险的温度积聚。

先进的热管理系统可以降低电池热失控的风险。它们通过采用隔热层和冷却系统等技术来改善电池组性能，从而降低电池热失控的风险。这些功能有助于控制热量，防止温度过高。

LiquidShield 浸没式冷却技术是一种安全的电池热量管理方法。它有助于防止短路和系统故障，从而降低电池火灾风险。浸没式冷却技术可防止电池过热，并使其均匀冷却。

特殊材料和添加剂也有助于控制热量。例如，SRL 是一种在过热时会停止导电的材料。它就像保险丝一样，在出现问题时切断电源。

证据描述	为防止热失控做出贡献
具有阻燃性能的电纺芯壳微纤维隔膜	抑制离子传导，降低风险。
正热系数（PTC）材料	加热时中断传导，对温度升高做出快速反应。

电池管理系统

强大的电池管理系统 (BMS) 是防止电池热失控的关键。BMS 会持续检查每个电池的电压、电流和温度。如果发现问题，它会停止充电或断开故障电池。优质的 BMS 软件还能保持电池平衡，防止它们过热。

现代电池管理系统 (BMS) 使用人工智能 (AI) 查看传感器数据，并及早发现问题。这些系统配备了电压、温度、气体和压力传感器。气体传感器可以在电池发生故障之前发现危险气体。

带有 AI 的 BMS 始终检查温度、电压和性能。
预测分析可以在风险变成大问题之前发现它们。
MPS™ 传感器监测气体水平并提前发出警告。
NDIR 技术可以快速准确地测量二氧化碳。

良好的电池管理系统 (BMS) 会持续检查电池状况。如果出现问题，它可以通过停止充电或降低电流来解决问题。

质量控制

电池制造过程中的质量控制至关重要。使用真空处理可防止挤压损坏。确保电池正确排列，以免造成损坏。密切观察极耳和电池接口，以便及早发现问题。

使用适当的压缩方法，保持电池强度。轻拿轻放，以免损坏电池。使用导热材料帮助散热。冷却板和自然气流也有助于保持电池冷却。

确保电池组有足够的空间和绝缘。
使用热屏障来减缓热量移动。
为储存大量能量的电池添加主动冷却。
使用过程中务必检查电压、电流和温度。
尽早发现问题并平衡电池以保持电压相等。

三级防护方案使电池更加安全。它采用更优质的材料，并配备被动防御和预警功能。这些措施有助于阻止导致电池热失控的连锁反应。

监控和维护

定期检查

您应该经常检查您的储能系统。这有助于您及早发现问题。首先检查电池外壳。检查是否有任何损坏、生锈或泄漏。检查电线和连接处是否有磨损或生锈。使用热像仪查找电池区域的热点。这些步骤可帮助您发现电池热失控的早期迹象。

检查是否有肿胀、裂缝、泄漏或异味。
如果发现损坏，请立即停止使用电池。
保持该区域处于适当的温度以防止过热。
使用风扇和热监控器保持空气流通和凉爽。

提示：每三个月进行一次物理检查。测试电池单元的内部电阻。如果电阻过高，请更换任何单元。每年进行一次全面的热扫描，以发现隐藏的发热问题。

早期检测

及早发现问题有助于阻止电池热失控。新的监测工具可以在问题恶化之前发现。气体传感器可以嗅到热失控初期释放的气体。电解质传感器可以发现蒸汽，这表明存在问题。电池管理系统 (BMS) 可以检查温度变化并快速发现问题。

监控技术	描述
气体传感器	发现早期热失控产生的气体并迅速发出警告。
电解质传感器	发现早期故障产生的蒸汽，以便您可以快速采取行动。
温度监控	注意异常的热量或快速的温度跳跃。

注意这些警告信号：温度快速上升或自热、膨胀或排气、冒烟或发出异味、电压或电流突然变化。

维护协议

良好的维护可确保您的系统安全运行。良好的设计利用电池之间的空间、隔热层和防火材料来阻止热量扩散。风扇可排出气体，防止危险物质积聚。自动消防系统和紧急停机系统可有效防止火灾。

协议类型	描述
系统设计考虑因素	使用电池之间的空间、隔热层和防火材料。
通风和气体管理	安装系统以安全地排出气体。
应急响应系统	制定消防系统和停工计划。
热成像检查	使用红外线扫描细胞以寻找热点。
BMS数据分析	观察电压、温度和电流以获取早期预警。
应急响应培训	教导员工如何处理火灾和疏散。
先进的检测技术	使用电解质蒸汽和气体传感器。
被动冷却技术	添加相变材料以实现更好的热量控制。
主动冷却系统	使用机器来带走热量。
浸入式冷却	将细胞放入特殊液体中以实现最佳的热量控制。

注意：定期检查、及早发现问题以及严格的维护规则共同作用，可以阻止电池热失控并确保您的储能系统安全。

电池热失控应急响应

立即行动

如果您发现电池热失控，请迅速采取行动，确保所有人的安全。首先，隔离出现问题的模块。这有助于防止问题蔓延到其他电池。接下来，关闭系统以降低危险并防止情况恶化。注意电池过热或出现异常气体等警告信号。这些线索可以帮助您在问题恶化之前做出反应。

立即分离问题模块。
关闭储能系统。
注意是否有发热、肿胀或异味。

提示：准备一份当地安全团队和危险品处理小组的紧急联系人名单。确保每个人都知道紧急情况下该怎么做，例如如何离开大楼以及如何使用灭火器。经常进行演习，以便您的团队能够随时应对火灾风险。

快速冷却

如果发生热失控，必须快速冷却电池。主动冷却系统（例如液体冷却回路）有助于在高强度使用期间保持电池温度稳定。这些系统可以带走多余的热量并将其安全排出。浸入式冷却是处理电池热失控的最佳方法。这种方法将电池单元置于一种特殊的液体中，液体可以吸收并散发热量。浸入式冷却可以阻止热点形成并防止火势蔓延。即使断电，这种方法也能有效发挥作用。

遏制

遏制措施有助于控制电池热失控并降低危害。使用隔热层阻止热量在电池单元之间移动。构建电池组时，应在电池单元之间留出空间，以便散热。添加液体或空气冷却以消除多余热量。泄压孔可排出气体并防止爆炸。自动灭火系统可感知热失控并喷洒灭火剂以灭火。不易燃电解液有助于降低此类事件中的火灾风险。

遏制策略	描述
热障	高热阻的材料可阻止热量在电池之间扩散。
物理隔离	空间或障碍物会使电池组的热量散发出去。
液体冷却	当发现热失控时，冷却回路会带走多余的热量。
空气冷却	风扇吹动空气来冷却电池并节省成本。
压力释放孔	通风口释放气体和压力以阻止爆炸。
自动灭火	系统喷洒药剂来冷却和灭火。
不易燃电解质	特殊的电解质有助于在热失控期间阻止火灾。