郭小强

摘要：本文针对锂离子电池在储能中的应用情况进行分析，结合锂离子电池在储能中应用安全问题，通过研究做好电池优选工作、优化存储系统设计、建立多级防护机制、开发固态锂电子电池、構建发热保护机制等措施，其目的在于充分发挥锂离子电池应用优势，提升储能系统工作状态的安全性。

关键词：锂离子电池;储能系统;爆炸问题;使用寿命

锂离子电池主要是由石墨负极、含锂的过渡金属氧化物正极和电解液组成。在电动汽车普及度不断提升的情况下，锂电池的生产规模也在提升，加上退役电池二次利用率的提升，也使得锂电池生产成本也在不断降低，这也增加了锂电池在储能系统中的应用占比。

1锂离子电池在储能中的应用分析

根据2019年统计数据可以了解到，目前全球储能累计装机规模已达182.8GW，其中我国的储能累计装机规模已达33.8GW，其中所包含的电化学储能容量达到了8089.2MW。根据2015-2019年统计数据显示，目前国内锂电池在市场中占比从2015年的56.3%上升到了72.8%，并且该比例还处于继续增长的状态。相比于其他类型的电池材料，锂电池在应用中具备运行功率高、转换效率高、循环次数多等优势，但是要保持良好寿命性能，也需要在使用阶段提高电池管理能力，同时电池也存在一些安全性问题，这也是使用阶段需要重点关注的内容。

2锂离子电池在储能中应用安全问题分析

2.1火灾问题

基于以往应用经验可以了解到，锂电池在燃烧过程中，并不需要氧气进行参与，主要也属于内部材料的化学反应，对此传统隔绝氧气的灭火方法并不能起到良好的防护作用。而且一些电化学储能电站所采用的消防标准，并不是适用目前的管理情况，并且所使用的灭火系统也不能确保其能否满足应用要求，这样在发生火灾问题之后，也不能将火灾及时扑灭，而且也存在火灾事故迅速蔓延的情况，带来更大的危害性。

2.2爆炸问题

在锂电池使用过程中，也面临着爆炸风险。其主要原因在于，等待电池起火之后，锂电池的温度也会处于不断增加的状态，随后在可燃气体释放的基础上，也会进一步加大燃烧速度，待火势到达临界点之后，很容易转换为爆炸事故，从而带来更大的危害性。

2.3腐蚀问题

等待电池出现着火、爆炸风险之后，锂电池储能现场也将会面临烧伤与炸伤的风险。基于以往的应用经验，电解液中所存在的六氟磷酸锂在燃烧后，其释放出来的氟化氢毒气具备了较强的腐蚀性。在接触到皮肤、眼睛时，也会带来非常强烈的刺激感，如果人体吸入此类气体后，其呼吸系统也会产生带来非常严重的炎症，威胁到个人身体健康。

3锂离子电池安全问题的应用措施

3.1做好电池优选工作A

通过做好电池优选工作，可以从根源上提升电池应用过程的稳定性，降低锂电池安全隐患的发生概率。基于以往的应用经验，导致锂电池出现安全问题的原因包括生产过程中，有细小灰尘进入到电池内部、出现金属毛刺、隔膜上出现微孔洞、浆料混合不均匀、容量匹配不合理、焊接处于虚焊等。基于此，在对锂电池进行选择时，需要做好电池检查工作，包括电池焊接状态、隔膜完整性、金属毛刺情况等，从而筛选出初始质量较高的电池作为施工材料。并且在锂电池梯次利用时也需要对锂电池的健康状态和锂电池剩余寿命进行诊断，并根据实际情况对其进行筛选、分组处理、再生改造等，从而起到提高电池稳定性的作用[1]。

3.2优化存储系统设计

通过优化存储系统设计，能够提高储能系统的稳定性，满足相应的运管要求。从实际应用情况来看，需注意以下内容：第一，在电池舱的四周舱壁都需要按要求进行隔热阻燃衬层的布置，其间多使用耐高温、绝热性能良好的材料参与施工，从而提高电池舱本身的阻燃性。第二，做好热管理设计，在应用中其核心内容便是在有限的空间范围内，将锂电池工作状态保持在合理范围内，从而将锂电池工作温度也控制在合理范围内。第三，在系统设计中，也需要对空冷系统的流道、系统流向进行调整，从而有效提升温度分布状态的均匀度，并且也需要加强新型冷却介质的使用，从而确保系统可以保持更加良好的散热，满足实际的应用需求。

3.3建立多级防护机制

通过建立多级防护机制，可以持续提升锂电池工作状态的稳定性，满足系统稳定运行要求。从具体实践情况来看，在应用中可以在电池内部安装烟雾探测器和温度探测器，同时也会在内部放置自启动灭火装置，在检测到设备异常之后也会对问题位置进行定位，同时启动灭火器，起到及时灭火的作用[2]。在灭火期间，预警系统也会联动继电保护装置，及时切断电池运行状态，以提高系统工作状态的安全性。

3.4开发固态锂电子电池

通过开发固态锂电子电池，可以提高电池工作状态稳定性，满足安全性应用要求。在充放电过程中液态电解质会形成锂枝晶，锂枝晶会降低电池寿命并产生内短路。用非可燃性固态电解质替代液态电解液的全固态锂离子电池，将彻底解决电池电解液腐蚀、泄露、副反映多的安全性问题。有机和无机固态电解质是目前锂电池的主流研究方向，但固态电解质的离子电导率较低，结晶率高，扩散速率要低于液态，而且电池内阻较高[3]。目前研究出的凝胶/固态电解质有：有机固态聚合物电解质如聚环氧乙烷及其衍生物;氧化物晶态/非晶态固态电解质如锂磷氧氮、硫化物晶态、硫化物玻璃、玻璃陶瓷等。

3.5构建发热保护机制

通过构建发热保护机制，能够提升系统运行状态的稳定性，降低安全问题发生概率。在实际应用中，可以使用正温度系数电极、热聚合添加剂等技术来构建发热保护机制，这样在探索到内部温度异常后，也会切断电路系统，从而起到良好的保护作用，提升保护机制的应用效果[4]。

结束语

综上所述，做好电池优选工作，可以从根源上提升电池应用过程的稳定性，优化存储系统设计，能够提高储能系统的稳定性，建立多级防护机制，可以持续提升锂电池工作状态的稳定性，开发固态锂电子电池，可以提高电池工作状态稳定性，构建发热保护机制，能够提升系统运行状态的稳定性。通过采取合理措施来提升锂电池运行状态的安全性，对于促进行业经济发展有着积极的意义。

参考文献

[1]胡玉霞，赵光金.锂离子电池在储能中的应用及安全问题分析[J].电源技术，2021，45（01）：119-122.

[2]冯也彧. 家用锂离子电池储能系统设计及集成技术研究[D].电子科技大学，2020.

[3]杜炜凝，周杨，于晓蒙，马骏毅，刘昶，吴耀东.基于锂离子电池储能系统的消防安全技术研究[J].供用电，2020，37（02）：34-40.