不同類型氣體探測對磷酸鐵鋰電池儲能艙過充安全預警有效性對比

近年來，以化石能源為主導的能源系統(tǒng)正在向能源多元化和低碳方向轉變，其中儲能系統(tǒng)是這場能源變革的關鍵環(huán)節(jié)，主要是解決風能、太陽能等可再生能源并網(wǎng)問題及電網(wǎng)削峰填谷問題

。磷酸鐵鋰電池因具有輸出電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，已廣泛應用于規(guī)?；瘍δ茴I域

。

然而，鋰離子電池主要采用易燃有機電解液，其性質(zhì)活潑，導致電池安全問題突出

。近些年發(fā)生多起由鋰離子電池熱失控引發(fā)的安全事故。2019年4月19日，美國APS公司的鋰電儲能系統(tǒng)發(fā)生著火爆炸事故；2021年4月16日，北京豐臺一儲能電站突發(fā)爆炸，致多名人員傷亡；2021 年7月，澳大利亞一儲能電站發(fā)生爆燃，火勢持續(xù)4天才被撲滅。因為電池的不一致性和對材料利用率的壓榨，單體電池過充事故逐年增加

。儲能電站是由許多鋰離子電池單體組成的，一旦某個電池發(fā)生熱失控，就會將熱量傳遞給相鄰電池，繼而會引發(fā)更大規(guī)模的起火甚至爆炸事件

。

2.3 病例診治和上報情況 2007-2017年，全市醫(yī)療機構診斷報告瘧疾病例6 167例，其中實驗室確診病例5 545例，占89.91%，臨床診斷病例614例，占9.96%，疑似病例6例，占0.10%，帶蟲者2例，占0.03%。消除瘧疾行動計劃實施后規(guī)范了瘧疾診斷報告，2012年之后均為實驗室確診病例。其中，綜合醫(yī)院報告1 198例，占19.43%，疾控中心報告2 727例，占44.22%，衛(wèi)生院報告2 190例，占35.51%，民營醫(yī)院及其他報告52例，占0.84%。病例診斷后24 h內(nèi)報告6 096例，報告及時率98.85%。

針對鋰離子電池的安全狀態(tài)感知和熱失控預警問題，已有相關學者提出了不同的解決方法，主要包括以下幾方面

：利用電池管理系統(tǒng)(BMS)預警電池的熱失控；獲取電池內(nèi)部溫度直接預警；實時檢測電池產(chǎn)生的特征氣體預警熱失控。

1) 調(diào)控中心防誤功能：將調(diào)控D5000系統(tǒng)對變電設備的遙控操作納入防誤管理范疇，遠方操作時，需由D5000系統(tǒng)首先向網(wǎng)絡五防服務器發(fā)送操作請求指令，五防服務器根據(jù)請求指令，結合已抽取的設備運行方式判斷五防操作正確性，當五防校驗不會發(fā)生誤操作時，網(wǎng)絡五防系統(tǒng)給監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送允許操作指令，監(jiān)控系統(tǒng)接到指令后操作實際設備，為運維班模式下各變電站提供進一步防誤安全保障。

其中BMS 主要獲取電池電壓、電流、表面溫度，然后估算電池荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)，實現(xiàn)電池充放電管理、電池均衡以及電池熱失控預警

。但是在電池數(shù)量龐大的儲能系統(tǒng)中，需要安裝許多傳感器件，容易出現(xiàn)個別器件故障和失效的問題，此外BMS 不能100%準確地評價SOH。因此，僅依靠BMS 并不能完全杜絕儲能系統(tǒng)事故。

獲取電池內(nèi)部溫度的方法包括侵入式和非侵入式，Raghavan等

和Ganguli等

提出將布拉格光纖傳感器內(nèi)嵌在鋰離子電池內(nèi)部來感知其內(nèi)部溫度；Srinivasan 等

發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部阻抗的相移與電池內(nèi)部溫度強相關而與電池容量弱相關，因此利用電池阻抗相移

實現(xiàn)對電池內(nèi)部溫度的估算并實現(xiàn)對電池熱失控的預測。雖然感知內(nèi)部溫度的方法能實現(xiàn)熱失控的早期預警，但是它們依賴昂貴的設備和極高的生產(chǎn)制造工藝，難以大面積推廣應用。

實時監(jiān)測大氣中不存在的電池故障后產(chǎn)生的特征氣體，可以保證高的可靠性。Srinivasan 等

連續(xù)提取電池熱失控產(chǎn)生的氣體，結果表明熱失控產(chǎn)生的氣體成分主要為CO

、CO、H

、C

H

、CH

、C

H

等。Jin等

通過氫氣捕獲來檢測電池鋰枝晶的生長，結果表明，H

捕獲的時間比起火早580 s。王銘民等

對磷酸鐵鋰電池模組進行過充試驗，研究 熱 失 控 后H

、CO、CO

、HCl、HF、SO

、HCN 及EX(可燃氣體) 8 類氣體變化情況，提出了將H

、CO、CO

作為一級預警，將HCl、HF 作為二級預警的多級預警方式。

不同企業(yè)，其會計崗位設置不同，每個崗位必須按照要求完成其任務，在教學過程中事先將學生按照進行分組，組內(nèi)成員分別擔當不同會計崗位，如在一筆采購固定資產(chǎn)業(yè)務會計處理過程中，包括出納、長期資產(chǎn)核算崗位、稅務會計崗位和總賬會計等不同角色，并進行輪崗，每一個學生作為個體有獨立完成的任務，又是小組必不可少的成員之一，分角色實訓有利于學生在工作中進行換位思考，也有利于學生從不同角度得到技能的全面訓練。真實的會計崗位角色扮演將枯燥的專業(yè)知識與嚴謹?shù)某绦蜣D變?yōu)樯鷦拥恼n堂游戲，既激發(fā)了學生濃厚的學習興趣，又讓學生通過角色體驗加深了對未來所從事崗位的理解。

因此，本工作從磷酸鐵鋰儲能電池熱失控過程出發(fā)，搭建典型規(guī)模化儲能艙實驗平臺，對比氣體探測器、感煙和感溫探測器、可見光和紅外攝像頭的預警先后順序，并采用電壓測量裝置和熱電偶對電池端電壓、表面溫度進行實時監(jiān)測，深入剖析各裝置預警有效性。研究發(fā)現(xiàn)H

探測器預警時間最早，且H

變化特征相對明顯，更適合作為儲能艙電池熱失控的預警氣體，為保證預警可靠性，可選擇H

和CO探測器或多個H

探測器聯(lián)合判斷的方式來預警；煙感報警時電池已完全熱失控，不能有效預警熱失控，此時需要做好防爆措施，研究結果可為磷酸鐵鋰儲能艙預警裝置的選擇提供理論支撐和參考。

1 電池過充熱失控產(chǎn)氣機理

由于規(guī)?；瘍δ芘搩?nèi)電池眾多，電池不一致性較大，容易存在個別電池過充的現(xiàn)象。鋰離子電池過充所致的熱失控通常會經(jīng)歷負極析鋰、固體電解質(zhì)界面(SEI)膜分解、嵌鋰負極與電解液發(fā)生反應、隔膜熔化、正極分解、電解液自身分解、電解液汽化

，如圖1所示。

磷酸鐵鋰電池過充后，由于負極嵌鋰飽和，多余的鋰離子開始在負極表面析出

，形成鋰枝晶。有學者研究發(fā)現(xiàn)，常溫下鋰枝晶會與PVDF黏結劑發(fā)生反應，釋放氫氣

。鋰枝晶的持續(xù)生長還會刺穿隔膜，形成微短路，釋放熱量。

電解液與金屬鋰反應

。

這些副反應沒有絕對的先后順序，可能同時進行多種副反應

。當電池內(nèi)部氣體積聚到一定程度后，安全閥會被沖破，隨后會釋放大量氣液逸出物，其特征類似“白色煙霧”，其主要成分為汽化電解液(如DMC、EMC)以及可燃氣體

。

可以看出，電池過充至熱失控的過程中會產(chǎn)生H

、CO

以及烴類氣體；此外，在一項過充條件下定量分析電池產(chǎn)氣成分的研究中，H

、CO 的含量較高

?？諝庵袔缀醪缓琀

和CO，一旦監(jiān)測到，可以較可靠地判斷電池發(fā)生故障；而CO

為大氣中主要氣體之一，電池故障后CO

的變化特征不如氫氣明顯

；烴類氣體成分復雜，產(chǎn)氣成分與電解液成分有關，不同磷酸鐵鋰電池熱失控時產(chǎn)生的烴類氣體成分也不同，可以利用VOC(揮發(fā)性有機氣體，包括烴類、酯、醛、酮類化合物)探測器監(jiān)測。上述氣體大部分都為易燃氣體，大量集聚時，存在燃燒和爆炸的風險?；谏鲜龇治?，利用H

、CO、VOC 及電池放氣的可燃特性對儲能艙的安全性進行評判是可行的。但是，在儲能艙環(huán)境中，探測器檢測到相應氣體的先后順序及其對儲能艙安全預警的有效性仍需要進一步研究。

綜合考慮經(jīng)濟性、實用性，儲能艙中通常會配備氣體探測器、感煙探測器、感溫探測器，從而實現(xiàn)鋰離子電池熱失控和儲能艙火災預警

。此外，儲能艙還配備可見光攝像頭和紅外攝像頭來輔助判斷艙內(nèi)的安全狀況。然而，這些裝置預警電池熱失控的有效性及早期性還沒有對比研究；且為了保證預警的可靠性，通常為多個裝置聯(lián)合研判的預警方式，該選取哪些裝置聯(lián)合判斷仍沒有統(tǒng)一標準；以及預警裝置運行時，儲能艙中的電池所處狀態(tài)仍需深入研究。

2 儲能艙安全預警實驗平臺

2.1 試驗環(huán)境

為了對比分析不同氣體探測器對磷酸鐵鋰電池儲能艙安全預警有效性，利用6 m×2.2 m×2.6 m的儲能實驗艙搭建電池熱失控與探測器預警實驗平臺。本文同時將H

、CO、VOC、可燃氣探測器和感煙感溫探測器布置在儲能艙頂部中軸線的中心，實時監(jiān)控電池產(chǎn)氣情況并進行儲能艙安全預警。試驗環(huán)境如圖2所示。

電池簇排列在儲能艙兩邊，兩列電池簇呈面對稱，每列長約3.65 m、寬約0.62 m、高約1.8 m。試驗對象為方形磷酸鐵鋰電池，該電池額定電壓為3.2 V，共有兩種容量：13 Ah 和50 Ah。試驗時，將電池豎直固定在模組中，模組內(nèi)其余空間用密閉的鋁殼填滿，將該模組放置在圖2左下角位置。利用電壓測量裝置和熱電偶實時采集端電壓信息和電池表面中點處的溫度信息，并記錄在數(shù)據(jù)記錄儀中。

由于規(guī)模化儲能艙的地點固定，內(nèi)部溫度恒定，熱失控事故常為單體電池過充引起。本工作采用恒流過充電池觸發(fā)熱失控的方式，對比分析不同探測器對儲能艙安全預警的有效性。具體試驗步驟如下：

此外，儲能艙內(nèi)還布置可見光攝像頭、紅外攝像頭兩種輔助預警裝置。紅外攝像頭1個，布置在儲能艙頂部的角落處；可見光攝像頭有2個，布置在儲能艙頂部中軸線的兩側，如圖3所示。試驗過程中可以實時獲取艙內(nèi)的圖像信息。

試驗所用H

和CO探測器使用的是電化學式傳感器，測量范圍為0～1000 ppm(1 ppm=10

)，分辨率為1 ppm，誤差小于±3% FS；VOC 探測器使用光致電離型傳感器，主要用于檢測汽化電解液及副反應產(chǎn)生的不飽和烴類化合物，量程為0～100 ppm，分辨率為1 ppm，誤差小于±3% FS；可燃氣探測器使用催化燃燒式傳感器，主要檢測可燃氣體(除乙炔以外)，量程為0～100% LEL(可燃氣體的爆炸下限)，即0～50000 ppm，誤差小于±3% LEL，即±1500 ppm；感煙探測器為光電式，執(zhí)行GB 20517—2006《獨立式感煙火災探測報警器》標準

；感溫探測器執(zhí)行GB4716—2005 標準，報警的溫度下限為54 ℃?？梢姽鈹z像頭的分辨率為1920×1080，錄制幀率為25 FPS(frames per second，每秒傳輸幀數(shù))；紅外攝像頭的分辨率為640×480，考慮到儲能艙內(nèi)設施表面多為油漆涂刷，將攝像頭輻射率設置為0.92。

2.2 試驗方案

9日深夜,一些示威者開始強行占領郵電大樓；一些人前往火車站朝開往莫斯科的特快列車扔石頭，打砸車窗玻璃，叫嚷“俄國狗……”；還有一些人則動用刀子、石塊、皮帶對付執(zhí)勤警察，甚至搶奪其武器。赫魯曉夫獲悉事態(tài)近乎失控后終于明白：“不動武是不行的?！薄安豢梢詫@種狂熱聽之任之?！盵5](P163-164)于是，他命令坦克、摩托化步兵和內(nèi)務部隊進入第比利斯市區(qū)。隨后,軍方動用坦克驅(qū)散了主要街道和列寧廣場上的人群。一些人負隅頑抗，結果遭到了鎮(zhèn)壓。據(jù)不完全統(tǒng)計，“至少有20名示威者被打死，60人受傷，被捕入獄的人更多?！盵9](P298-299)

（1）試驗前，將電池放電至0%SOC；

（2）打開各個裝置，檢查其功能是否正常，并校準所有裝置的時間；

階段性的測試是對一段時間勞動成果的檢驗，為下一階段的學習指引方向。除了筆試和上機考試，還應該開展學生自評、互評、教師評價。建立科學的評價體系并不斷進行完善，讓學生從中領悟平時學習態(tài)度和測試成績的正向關系，了解自身的長處與短板。這樣，學生才能增強學習信心，自愿主動地學習“計算機應用基礎”。

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（3）關閉艙門并做好密封，采用充放電測試儀以1 C的充電電流對電池進行恒流充電，充電截止電壓設為60 V；

（4）試驗期間，通過各設備記錄圖像、電池端電壓、表面溫度、釋放的氣體濃度和感煙、感溫探測器的報警時間等數(shù)據(jù)；

（5）試驗人員實時關注可見光圖像和充放電測試儀測得的電壓，電池完全內(nèi)短路后停止充電。

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3 不同探測器探測試驗結果

3.1 50 Ah電池過充時各探測器探測結果

考慮不同氣體探測器的誤差，將H

、CO探測器報警閾值設為30 ppm，VOC 探測器報警閾值設為10 ppm，可燃氣探測器報警閾值設為1500 ppm。則不同預警裝置的報警時間為：

= 4488 s(H

)；

= 4608 s(CO)；

= 4714 s(VOC)；可燃氣全程未報警；感煙探測器在5551 s 報警；感溫探測器未報警。

根據(jù)電壓和溫度曲線，將電池分為4個階段：

～

(0～3600 s)：這一階段電池在正常充電，電池具有3.4 V 左右的電壓平臺，電池表面溫度從23.4 ℃升至32.9 ℃，電壓溫度均處于正常狀態(tài)。

～

(3600～4327 s)：在這一階段，電池開始過充，電壓從3.81 V升至5.36 V，電壓上升是由于負極過渡嵌鋰以及鋰枝晶的析出

，電池表面溫度從32.9 ℃升高至51.8 ℃，電池開始發(fā)生副反應并釋放熱量。

～

(4327～4370 s)：這一階段，電池電壓略微下降，這可能是由于電解質(zhì)與電極界面鋰相關副反應消耗了鋰以及陰極活性材料結構發(fā)生了變化

，電池表面溫度從51.8 ℃升至58.5 ℃，電池升溫加劇。

～

(4370～4752 s)：這一階段，電池電壓首先迅速上升，隨后迅速下降至接近0 V，電池安全閥于4451 s 打開，電池溫度迅速上升至最高點250.1 ℃，隨后開始下降，說明電池在這一階段內(nèi)發(fā)生熱失控。

樂山市位于四川中南部、四川盆地西南部、成都平原至川西南山地過渡帶。北連眉山市，東鄰自貢市，南接宜賓市和涼山彝族自治州，西界雅安市。介于東經(jīng)102°55′～104°00′、北緯28°25′～29°55′之間。南北長165 km，東西寬90～120 km，幅員面積12 723 km2。市境地勢呈西南高、東北低的傾斜狀，地貌以山地為主，丘陵次之，平原較少，分別占全市幅員面積的67%、21%、12%。海拔高程306～4 288 m。氣候?qū)偎疅峤M合優(yōu)越的中亞熱帶季風濕潤氣候，為我國內(nèi)地四川盆地西部特殊的“海洋性氣候島”的一部分。地層從前震旦系峨邊群到第四系全新統(tǒng)都有賦存。

若將溫度增長率大于0.5 ℃/s 定義為熱失控，電池在

= 4620 s 發(fā)生熱失控，此時電池溫度為116.4 ℃。

實在忍不下去了，林志發(fā)瘋似的沖過去，一下把桌子掀翻了。紫云不動聲色，靜坐在那里，冷笑道：“好，你有種，來打我！我今天倒要看你有幾大個狠氣！”

特征氣體濃度曲線和感煙感溫探測器報警情況如圖5所示。

在安全閥打開前，各氣體探測器均沒有檢測到特征氣體的產(chǎn)生，安全閥打開后(4451 s)，大約過了15 s，H

、CO、VOC 探測器的濃度均開始不同程度地上升，此時電池狀態(tài)處于

～

階段，電池表面溫度為71.9 ℃，溫升速率為0.13 ℃/s，電池未完全熱失控，且表面溫度較低，熱失控并不會擴散至周邊電池；由圖5可知，H

濃度上升最快，其次是CO，VOC氣體濃度較低；4870 s后，可燃氣探測器檢測的濃度開始上升，其濃度要低于H

、CO、VOC等可燃氣濃度之和，主要是由于可燃氣探測器誤差為±1500 ppm，在低濃度區(qū)間(1000 ppm左右)，相對誤差高達2倍，不能準確反映實際可燃氣的濃度。

開始充電的時間記為

=0 s，試驗過程中電池電壓、表面溫度與時間的關系曲線如圖4所示。

可見光圖像如圖6所示。由圖6可知，當H

探測器探測的濃度大于30 ppm 時，艙內(nèi)圖像還是正常的；大約在安全閥打開3 min后，艙內(nèi)看到大量白煙的產(chǎn)生，且起初沉積在儲能艙底部，此時電池表面溫度為141.3 ℃，溫升速率為0.78 ℃/s；4687 s時，白煙幾乎鋪滿了儲能艙底部，隨后釋放的白煙開始上升；直至4915 s，白煙充斥在儲能艙內(nèi)，此時電池溫度223.4 ℃，電池表面溫度緩慢下降，電池熱失控基本結束。

同樣將電池分為4個階段：

3.2 13 Ah電池過充時各探測器探測結果

13 Ah電池過充電過程中電壓、溫度曲線如圖8所示。

過充電池所在模組附近的紅外攝像頭圖像如圖7所示。由圖7可看出，4661 s后，過充電池所在模組的溫度有較明顯的變化，高溫區(qū)域主要集中在模組殼體的頂部，主要是由電池噴出的高溫氣體導致模組頂部變熱。4661～4713 s 可以看到釋放出來的高溫氣體。然而，整個試驗過程中紅外攝像頭所記錄的最高溫度也僅為41.8 ℃，這可能跟過充電池放在模組正中間有關；此外，可見光視頻在4661 s時可以明顯看到大量白煙，而紅外視頻最高溫度僅37.1 ℃，可以看到釋放白煙的現(xiàn)象，但特征不夠明顯。因此，可見光攝像頭更適合進行輔助預警。

當明確導聯(lián)錯接類型后，就可以利用Einthoven三角定律糾正因肢體導聯(lián)夾錯接造成的異常肢導聯(lián)心電圖。依據(jù)前文推導，N導聯(lián)夾錯接上肢會打破Einthoven三角平衡，新形成的心電圖無法通過導聯(lián)夾互換或鏡像改變而還原成正常導聯(lián)連接狀態(tài)的心電圖。一旦發(fā)現(xiàn)這種心電圖，必須重新作圖。假設錯接后的肢體導聯(lián)為Ⅰ′、Ⅱ′、Ⅲ′、aVR′、aVL′、aVF′，則得出其余幾種肢體導聯(lián)錯接的心電圖快速調(diào)整方式如表3所示。

～

(0～3600 s)：電池表面溫度從16.7 ℃升至29.8 ℃。

～

(3600～4453 s)：電壓從3.69 V 升至5.49 V，電池表面溫度從29.8 ℃升高至68.5 ℃。

～

(4453～4559 s)：電池電壓略微下降，電池表面溫度從68.5 ℃下降到64.4 ℃，推測可能是電池鼓包后，熱電偶粘貼不牢固導致。

～

(4559～5033 s)：電池安全閥于4579 s打開，電池電壓劇烈波動，電池溫度迅速上升至最高點159.6 ℃。

將溫度增長率大于0.5 ℃/s 定義為熱失控時，電池在

= 4910 s 發(fā)生熱失控，此時電池溫度為90.8 ℃。

氣體濃度曲線如圖9 所示。在電池熱失控全過程中，可燃氣探測器沒有探測到相應氣體；安全閥打開后(4579 s)，大約過了160 s，H

、CO、VOC 探測器先后檢測到相應氣體，其檢測到相應氣體的時間比50 Ah 電池試驗的要晚，此時電池表面溫度為62.6 ℃，溫升速率為0.1 ℃/s，未完全熱失控。

調(diào)整因素作用影響監(jiān)控能力的關鍵因素之一主要建立在反思因素基礎之上，只有學生進行了相應的反思，從而對學習策略學習方法進行及時的調(diào)整.

同樣地，若將H

、CO 探測器報警閾值設為30 ppm，VOC探測器報警閾值設為10 ppm，則不同裝置報警時間：

= 4788 s(H

)；

=5064 s(CO)；

=5067 s(VOC)；感煙探測器在5176 s報警；感溫探測器未報警。

可見光攝像頭圖像如圖10 所示。由可見光可知，H

探測器濃度示數(shù)大于30 ppm時，艙內(nèi)依然無明顯白煙；安全閥打開后大約6 min，電池艙內(nèi)會明顯看到白煙的產(chǎn)生，此時電池表面溫度為123.4 ℃，溫升速率為1.72 ℃/s。與50 Ah 電池一樣，13 Ah 電池產(chǎn)出的白煙起初沉積在艙底，隨后開始上升，但13 Ah 電池產(chǎn)煙量明顯比50 Ah 電池少得多。兩種容量的電池產(chǎn)煙都非常迅速，從開始出現(xiàn)白煙到充斥儲能艙不超過5 min。

3.3 不同裝置對儲能艙安全預警有效性分析

由50 Ah 和13 Ah 電池試驗結果，將具有代表性時間點匯總得到圖11。

由圖11 可直觀對比不同容量電池過充后不同預警裝置報警的先后順序。其中感煙探測器在產(chǎn)煙量更大的50 Ah電池過充試驗中，報警時間反而比13 Ah 的滯后，說明煙感在儲能艙電池熱失控預警中的一致性較差，難以保證可靠的預警；此外煙感報警時電池表面溫度已經(jīng)達到峰值，電池已經(jīng)完全熱失控，若模組內(nèi)都為真實電池的話，會存在熱失控蔓延風險；煙感報警時間總是滯后于H

、CO探測器，其原因之一是H

、CO的分子體積小，更容易擴散至頂部，而煙霧顆粒相對較大，產(chǎn)生的白煙起初沉積在儲能艙底部，擴散的時間相對更長，因此若將煙感安裝在儲能艙底部或者頂部和底部相結合的方式，有望提前煙感的報警時間。在13 Ah電池過充試驗中，可燃氣探測器未檢測到相應氣體，這主要是由于H

、CO、VOC 等可燃氣含量太少(總和約400 ppm)，而可燃氣探測器檢測范圍是0～50000 ppm，幾乎無法分辨出來；50 Ah 電池過充試驗中，可燃氣探測器濃度<1500 ppm(探測器誤差為±1500 ppm)，因此不在考慮范圍內(nèi)。對比H

、CO、VOC 3 種氣體，設置合適的報警閾值后(H

、CO 為30 ppm，VOC 為10 ppm)，通常為H

探測器最先報警，其次是CO，最后是VOC。其中，H

在3 種氣體中變化特征明顯，此外大氣中不含H

，預警可靠性高，更適合作為儲能艙內(nèi)電池熱失控的預警氣體。

為了防止預警裝置誤判(如氣體傳感器零點漂移和溫度漂移導致探測精度下降)，儲能艙通常會利用多個裝置聯(lián)合研判，從而進行艙內(nèi)電池事故的預警。根據(jù)圖11 可以選擇H

和CO 探測器聯(lián)合判斷或多個H

探測器聯(lián)合判斷的方式，即H

和CO探測器所測濃度或多個氫氣探測器所測濃度同時超過30 ppm，此時電池即將熱失控或處于熱失控初級階段，應當立即切斷過充電池所在電池簇，并采取強力散熱措施，從而防止電池進一步惡化或熱失控的蔓延；利用可見光攝像頭監(jiān)控的產(chǎn)煙特征可以進一步確認艙內(nèi)電池是否熱失控。若感煙探測器報警時，說明白煙已經(jīng)充斥在儲能艙，電池已經(jīng)完全熱失控，有熱失控蔓延的風險，此外白煙易燃，可能會發(fā)生燃燒甚至爆炸事故，應做好防爆措施，如打開強排風扇進行通風，避免艙內(nèi)斷路器跳閘合閘時拉出電弧。

4 結 論

本文對磷酸鐵鋰電池進行過充試驗，通過搭建H

、CO、VOC、可燃氣探測器和感煙感溫探測器，來對比不同裝置對儲能艙安全事故預警的有效性，得到以下結論：

（1）煙感對電池產(chǎn)生的白煙敏感度較低，煙感報警時，電池溫度已經(jīng)超過150 ℃，可能會發(fā)生熱失控蔓延風險，且此時易燃的白煙充斥在儲能艙，易發(fā)生爆燃爆炸風險，不能有效預警儲能艙內(nèi)電池熱失控。

設置檢修應急通道對渡槽結構進行導流減載，對槽身已出現(xiàn)的裂縫進行封閉處理，對橫向結構復核不滿足的部位進行碳纖維布補強加固處理，對縱向結構復核不滿足的部位進行碳纖維布補強加固處理，對完成碳纖維補強加固處理后的槽身表面噴涂聚合物砂漿保護。

（2）對50 Ah 和13 Ah 磷酸鐵鋰電池過充至熱失控時，儲能艙頂部不同裝置預警的先后順序為：H

、CO、VOC、煙感(由先到后排序)，且過充電池的容量越大，產(chǎn)氣的量也越多，安全閥打開后會釋放更多的氣體，這些氣體被檢測到的時間也越靠前，顯然氣體預警對大容量電池更有優(yōu)勢；

（3）在H

、CO、VOC 這3 種特征氣體中，H

變化特征明顯，預警可靠性高，更適合作為艙內(nèi)電池熱失控的預警氣體。

（4）考慮到現(xiàn)有特征氣體傳感器存在零點漂移和溫度漂移，而導致探測精度降低，可以利用H

和CO探測器聯(lián)合判斷或多個H

探測器聯(lián)合判斷的方式進行儲能艙安全預警。

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