11月13日-16日，全球电池新能源行业盛会——ABEC 2024 | 第11届中国（广州）电池新能源产业国际高峰论坛在广州南沙举行。本届论坛由中关村新型电池技术创新联盟、电池“达沃斯”（ABEC）组委会主办，电池网、海融网、我爱电车网、能源财经网、电池百人会联合主办，来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界500+嘉宾出席盛会，围绕“顺势周期 破局向新——大时代下电池新能源产业的中国力量”这一年度主题，在交流与分享中，掀起头脑风暴，点亮思维，实现价值对话与精准对接。
14日上午，欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授孙金华在论坛上作了题为《储能锂离子电池热失控机理与储能电站火灾防控技术进展》的主题演讲，分享了电化学储能发展现状与趋势、电化学储能电站火灾形势、储能电池热失控孕育机理、储能电站火灾防控技术进展等，电池网摘选了其部分精彩观点，以飨读者：
安全问题已成储能产业发展痛点和瓶颈
“实现双碳目标的关键途径是新能源革命。”孙金华表示，以太阳能、风能等可再生能源电力为主体的新能源革命，其最大问题是具有波动性、随机性和间歇性，而上述问题的解决途径就是大力发展储能产业。
截至去年，我国储能产业仍然以抽水蓄能为主，但新型储能累计装机容量占比从2020年的9.2%上升到2023年底的39.3%，到今年10月底，新型能储能占比已经与抽水蓄能持平。孙金华指出，近几年，我国电化学储能发展迅猛。2018年我国电化学储能累计装机规模首次突破GW，2019-2023年几乎指数式增长。2022、2023年连续两年单年新增装机超过前面所有年份总和。在“双碳目标”国家战略背景下，我国电化学储能产业将继续爆发式增长。孙金华进一步预测，到2030年，新型储能规模将达到3亿千瓦，将形成3万亿产业。
在新型储能中，锂离子电池储能的占比达到了97.3%。孙金华认为目前的电化学储能产业一锂独大局面凸显，一锂独大、一花独放并不是好事，不如百花齐放。孙金华表示，中国锂资源储量在全球占比约7%，年消费量却占全球70%，且80%依赖进口，易被“卡脖子”。从国家长远战略考虑，必须有计划有序消费锂资源，发展新型储能电池（钠离子电池、液硫电池等），新型储能必须多点开花。
然而，随着电化学储能行业的快速发展，面临火灾形势也日趋严峻。孙金华称，近年来，全球电化学储能电站火灾发生概率约为4×10-3（起/年•座），在我国，发电侧、电网侧、用户侧、光储充一体综合等均发生过火灾。自2022年至2023年底，公开报道我国规模以上储能电站火灾近10起（江西、海南、江苏、甘肃、宁夏、珠海、温州等），火灾发生概率约4~6×10-3（起/年•座），安全已成为电化学储能行业发展的痛点和瓶颈。
储能电池到底安全不安全？业内普遍认为，正常情况下储能磷酸铁锂电池是有安全保障的，单体电池的失效概率非常低，热失控的风险完全是可接受的。但孙金华指出，单体磷酸铁锂电池热失控实验过程直冒烟不起火，不能说明其组成的系统就一定很安全，只能讲单体电池在该实验条件下没有满足着火的充分必要条件（适当浓度范围、温度足够高或高温点火颗粒），现实情况下单体电池组成的储能系统，更容易同时满足着火的充分必要条件。
“单体电池火灾风险是可以接受的，但对于大规模储能电站火灾风险依然很大。”孙金华表示，对于储能电站而言，大量电池的串并联使得储能电站火灾发生的概率显著增加外，储能系统的电气故障、电网对储能电站的冲击等因素也进一步加大了储能电站火灾的风险。
预防储能电站火灾应做好三道防线
储能电池为什么会着火？孙金华表示，燃烧三要素包括燃料、氧和足够的点火能。而储能电池就满足了燃烧的三要素，燃料主要来自电解液蒸汽，隔膜以及材料分解的可燃气体；氧气主要来自泄压阀打开后空气中的氧气以及正极材料分解产生的氧；足够的点火能主要来自化学反应热（正、负极与电解液的反应热；电池材料分解热等）以及充放电等过程中的焦耳热等。
通过分析电极材料、电解液的分解反应特性，正负极材料与电解液的反应放热特性，全电池材料体系的总反应放热特性，以及对总包反应的解耦，孙金华团队厘清了锂离子电池热失控过程中的分阶段反应及主控反应，揭示了电池热失控孕育过程的物理化学耦合机制。
如何保障储能电站的安全？孙金华建议，围绕储能电站的火灾安全应做好三道防线，即：本质安全-过程安全-消防安全。
在本质安全方面，应从电池材料安全（电极材料、电解液、隔膜）、全电池系统及工艺安全设计等入手，提升电池安全性。
在过程安全方面，孙金华称，储能电站运行过程中如果出现火灾事故的隐患，应及时进行预警、及早处置，从而把事故扼杀在萌芽状态。可采取的措施包括电池健康状态评价技术、电池连接故障诊断技术，以及电池热失控及早期预警技术等。
在消防安全方面，在孙金华看来，如果预防储能电站火灾的第一道和第二道防线都被突破，就应做到在储能电站发生火灾的及早期快速报警，并及时联动消防灭火系统，即在储能电站着火瞬间就与消防灭火联动，及时扑灭电池火灾的同时，并对电池进行持续降温，实现灭火抗复燃的目的，做到小火不成大灾，形成第三道防线。
最后，孙金华强调，应对储能电站火灾最难的挑战之一是如何防范锂电池复燃，因此需要研发能够带电快速灭火，同时对锂电池具有较好降温功能的灭火药剂。它不仅要能把电池外部的明火快速扑灭，还要能够迅速冷却电池，快速降低并中断电池内部的化学反应。
（以上观点根据论坛现场速记整理，未经发言者本人审阅。）
