關鍵詞：儲能市場，電池安全，TIM導熱材料,國產高端材料

近日，中科院院士歐陽明高公開表示：“一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的。本質上對于小的磷酸磷酸鐵鋰電池的確如此，但大容量電池，像320Ah的電池，其內部溫度可以超過800度，這超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。”

容量越大，熱失控風險越高

磷酸鐵鋰小容量電池和大容量電池安全性的區別主要在于：電池內部溫度是否超過正極材料分解溫度。磷酸鐵鋰電池正極材料一般500℃才可能出現分解現象，磷酸鐵鋰正極材料小容量磷酸鐵鋰電池內部溫度一般是300-400℃，大容量磷酸鐵鋰電池內部溫度可超過800℃。

這也是為什么大容量磷酸鐵鋰電池熱失控風險更高的原因。

爆燃指數是三元電池的兩倍

對比磷酸鐵鋰電池和三元電池，磷酸鐵鋰電池的燃爆指數是三元電池的兩倍。三元電池是自己容易熱失控，自己把自己點著，磷酸鐵鋰電池則不然，自己點不著，可氣體爆炸風險更高，遇到明火更危險。三元電池，內部溫度約200℃時，正極材料會分解并釋放氧氣，在高溫下電解液迅速燃燒，燃燒更劇烈。大容量磷酸鐵鋰電池，內部溫度超過500℃后，正極材料開始分解，電池發生熱失控，產生大量可燃電解液蒸汽（含氫氣等，不含氧氣），隨著SOC增加，氫氣濃度增加，可達50%以上（氫氣的爆炸極限是4.0％～75.6％），爆炸風險更高，但燃燒劇烈程度較三元電池更低。

大容量趨勢，安全難保障

近日，在CIBF深圳國際電池技術展會中，多家儲能電池頭部企業展示了300Ah及以上容量的儲能型磷酸鐵鋰電芯產品，電芯容量提升已成為行業發展趨勢。媒體統計了其中16家企業的大容量儲能型磷酸鐵鋰電芯產品，并進行了容量排名。雄韜股份的儲能電芯產品以580Ah的容量排名，緊跟其后的是億緯鋰能的560Ah儲能電芯產品，第三則是海基新能源的375Ah電芯產品。

開發出300Ah及以上容量的儲能電芯產品的企業還有：蜂巢能源（325Ah）、瑞浦蘭鈞（320Ah）、楚能新能源（306Ah/315Ah）、雙登集團（315Ah）、遠景動力（305Ah/315Ah）、贛鋒鋰電（314Ah）、蘭鈞新能源（314Ah）、欣旺達（314Ah）、海辰儲能（300Ah/320Ah）、遠東電池（305Ah）、昆宇電源（305Ah）、南都電源（305Ah）和國軒高科（300Ah）等。儲能型大容量電芯成發展趨勢，如何保障電池安全是所有儲能電池企業必須面對的難題。

全固態電池是未來

儲能關注三個要素：長壽命、低成本、高安全。對于以磷酸鐵鋰為代表的電化學儲能來說，長壽命相對容易實現，低成本隨著行業規模提升終將得到解決，貫穿始終的將是安全性問題。為了提升儲能安全，市場給出的解決方案之一是開發不同的儲能技術。例如，從本征角度出發，研發固態電池或者水系電池，實現電池安全到安全電池的發展。歐陽明高院士表示，他們認為本征安全的最終目標是全固態電池。全固態電池的優點主要有兩個：其一，固態電解質替代液體電解質和隔膜，固態電解質燃點非常高，不存在漏液現象，可顯著提升電池安全性；其二，全固態電池能量密度更高，可達400Wh/kg，鋰硫/鋰空電池有望實現500Wh/Kg。但是，現階段全固態電池工藝并不成熟，仍處于研發階段，存在離子電導率低、循環壽命差、倍率性能差、成本高昂等問題，制約了商業化進程。根據EVTank的預測，至2030年全球固態電池滲透率為10%，需求達到276.8GWh。2023-2030年，全球固態電池需求增長的CAGR為63.7%。

北京市應急管理局近日正式公布“4.16集美儲能電站火災事故”的調查報告。調查報告顯示，起火直接原因系電池間內的磷酸鐵鋰電池發生內短路故障，引發電池熱失控起火，事故產生的易燃易爆組分通過電纜溝擴散，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花發生爆炸。調查歷時半年之久，對事故的來龍去脈進行了科學嚴謹的分析并得出結論，對行業的健康持續發展具有深刻的借鑒和指導意義。事故發生后，多個執行中的項目也因此放緩腳步，已投運的多個項目也暫時被停運，消防安全成為行業刻不容緩、不容回避的問題。

隨著雙碳目標的推進，磷酸鐵鋰電池為主的電化學儲能電站裝機容量呈現“倍增式”增長態勢，但由于磷酸鐵鋰電池熱失控著火后難以抑制其復燃的特點，消防安全成為行業內的最大難點之一，同時相關的規程規范也較為缺失，儲能電站的安全運行壓力和安全隱患明顯增加，安全問題始終是懸在行業頭頂的“達摩克利斯之劍”。安全問題引發行業包括國家層面的廣泛關注，為此，國家發展改革委、國家能源局起草了《電化學儲能電站安全管理暫行辦法》，從項目準入、質量管控、施工驗收、應急處置等方面規范儲能電站的安全管理工作，提出了包括建立健全儲能電站備案制度、委托具有專業儲能檢測資質的機構對安全相關的核心部件或單元開展到貨抽檢、投運前應通過消防驗收等要求。

電池發生燃燒爆炸的根源在于電池熱失控，誘發電池熱失控的原因主要有兩類：一類是電池內部原因，比如電池制造過程中引入的電芯內缺陷，或者電池在長期使用過程中由于充放電制度和環境因素使電池老化，電芯內部產生了枝晶鋰，或者是電池管理系統策略不當，觸發了電池內短路。另一類是電池外部原因，電池外部的電、熱沖擊，作用到電池本體上都會使電池內部出現不可逆的放熱反應。如果在電池儲能系統集成過程中，沒有嚴格按照相關標準對儲能電池提出門檻性的安全性能要求，出現電池選型不當，電池的基本安全質量都無法確認和保障。磷酸鐵鋰電池發生熱失控后，會產生氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃氣體，當達到一定濃度后，與空氣中的氧氣結合，在達到一定的溫度時就會觸發火災甚至爆炸。為此，儲能電站需制定嚴格的消防措施，例如配置可燃氣體探測器、采用更有效的消防介質，制定更完善的消防聯動措施。出于消防安全考慮，儲能設備以戶外預制艙布置為主，“預防為主，防消結合”是儲能電站的核心安全理念。