以锂离子电池为代表的新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备,是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑,也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。
截至2024年上半年,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达到4444万千瓦/9906万千瓦时。这一数据反映了我国新型储能行业的快速发展和规模扩大。具体到2024年一季度末的数据,新型储能投运装机规模超过了3500万千瓦,较2023年底增长超过12%,较2023年一季度末增长超过210%。其中锂离子电池储能占比94.5%,占据主导地位。这表明,我国新型储能行业在政策和市场双轮驱动下,已经进入了快速发展期。
在锂离子电池储能跨越式增长的同时,安全性仍是制约其规模化发展的重要因素。据不完全统计,过去5年全球发生超70起储能安全事故,造成了严重的经济损失及社会影响,频繁发生的储能安全事故,已经成为行业里的“不定时炸弹”。
在新型抑制剂研制方面,目前尚缺乏针对储能电池火灾的专用抑制剂,主要原因在于储能电池为含能多材料体系,热失控伴随一系列内部自加速连锁反应,会释放出大量燃爆气体,具有燃烧剧烈、蔓延迅速、毒性强、烟尘大、危险性高、易复燃、易爆炸等特征,极大地增加了扑救难度。同时,电池火灾还综合了固体、液体、气体、电气等多类火灾的特点。当前,传统抑制剂如七氟丙烷、惰性气体等,其灭火效能低,难以同时满足储能站电池火灾对于灭火、降温、抗复燃、抑爆、绝缘无次生灾害等多方面的综合性能需求。
目前广为关注的全氟己酮抑制剂冷却效果和气体消纳能力有限,热失控电池易发生复燃,且全氟己酮抑制剂的经济效益较差,同时灭火过程中存在增加氟化氢的问题,导致毒性及腐蚀性增加。以水作为灭火介质降温灭火效果明显,成本低廉且环境友好,但耗水量大,扑救时间长,扑灭火灾后残余的大量水溶液将导致储能系统内的电池短路损坏而无法正常使用。
针对锂电消防这一公共难题,目前公司基于技术创新性,开发了一种绝缘防腐抑制剂3F-165N,其技术要点有:
1.突破了现有抑制剂持续降温性能差导致锂离子电池火灾易复燃的技术瓶颈。首次选用高汽化热的电子氟化液作为冷却剂,选择代表性电子氟化液作为优选锂离子电池火灾抑制剂,提升抑制剂灭火过程中持续降温的性能,解决锂离子电池火灾易复燃的难题;
2.攻克了电子氟化液长期存储及释放过程中易产生游离氟离子导致腐蚀的难题。创新性地开发了一种带有碱性基团的多孔材料添加到氟化液中作为防腐剂,解决长期存储及释放过程中易产生HF腐蚀性问题,同时提升了抑制剂的热稳定性和化学稳定性;
3.,首次合成了兼具良好降温和强阻灭明火的新一代带电场景下专用的高效绝缘防腐复配型抑制剂。设计了复配型抑制剂在多组分下的综合性能优化途径,调控抑制剂组合中的抑制剂、降温材料和防腐材料占比量,最终形成快速灭火、持续降温、绝缘、清洁安全、无毒无腐蚀的新型多功能绝缘防腐高效抑制剂;
综合来讲,锂电池消防专用复合型抑制剂能够快速降低热失控锂电池温度,持续抑制温度上升,从而防止热失控蔓延。除此之外,该抑制剂电绝缘性好,喷放后不会对锂离子电池及其它电器元件造成短路等次生灾害,且对环境、人体无伤害,适用于电动汽车、充电桩、储能电站、换电柜等锂离子电池应用特种场景。
锂电池消防专用复合型抑制剂能够为提升公司锂离子电池储能电站的消防安全核心能力提供坚实技术保障,为推广储能系统大规模应用做出安全保障,进而推动新型电力系统的规划与建设。