三元锂离子电池在变电站直流邱健蓄电池应急电源中的应用

摘要：作为绿色动力的重要贮存载体，锂离子电池因其高电压，高比能量，长循环寿数等杰出功能，在电化学储能、电动轿车等范畴有着广泛的运用，是助力完成国家“双碳”目标的有效途径。在国内储能、新动力轿车等蓬勃发展的布景下，锂离子电池需求量将继续增大。然而，近年来由锂离子电池热失控引发的电池体系火灾爆破事端频频发生，引起了广泛的社会重视，是公共安全面对的新问题，已成为新动力轿车、储能等行业发展的痛点和技能瓶颈。在电池体系中，锂离子电池密布排布，单一电池发生热失控后，则会引发整个电池组内发生连锁反响和热失控传达，构成严重热安全事端。因而，针对锂离子电池成组运用过程中面对的安全问题，亟需展开锂离子电池热失控传达行为及其热阻隔技能的研讨，从而为电池体系火灾防控供给理论根底和技能支撑。

关键词：三元锂离子电池；变电站；直流应急电源；主动保护

导言

跟着我国动力消费结构转型升级、大力发展可再生动力政策的深入，以储能技能与体系为核心的现代智能电网体系的建造与规划日渐引起重视。储能体系是以锂离子电池为根底的，锂离子电池是含能物质，具有发生火灾或爆破的风险本质，特别是在密闭空间，一旦某一储能单元发生火灾，将会引起相邻多台储能单元的连锁火灾反响乃至箱体爆破，火灾荷载大、风险性高且难于扑救。以锂离子电池为根底的储能体系的安全问题越来越遭到社会各界重视，尤其近几年国内外发生的储能电站起火爆破事端，更是将锂离子电池储能体系的安全问题推向了舆论风口。锂离子电池火灾与一般建筑火灾有较大的差异，其作为能量聚集体，在热失控发生后简略引发周围电池发生连锁燃烧、爆破反响。目前，国内外针对集装箱式锂离子电池储能体系消防救活设备的研讨尚处于起步阶段，大部分储能体系仍沿袭传统的电气消防救活设备，未从根本上厘清储能体系锂离子电池火灾特性。

1三元锂离子电池概述

三元锂离子电池具有作业电压系数高、能量密度比高、无记忆效应、重量轻、体积小、自发光完成良率要求低、寿数长、作业温度宽范围广等独特长处，广泛运用于现代便携式医疗电子设备体系和各类新动力轿车。三元锂离子元素一般由正极、负极、电解质、收集器、隔阂和外壳组成，屡次充放电后电极资料结构损坏，导致功率严重下降，将轿车电池容量降至其原运用容量水平，需求经常替换锂离子电池。跟着锂离子电池需求量的急剧增加，处理废弃的三元锂离子电池将跟着电池数量而快速增加，大量废弃锂离子电池对城市环境健康构成潜在的要挟，特别是重金属、电解质、溶剂和各种有机辅助资料，假如不加以恰当处置，将对生态体系和人类健康发生严重影响。废旧的三元锂离子电池资料收回技能带来许多优点，包含资源效益、经济效益和环保社会效益，因为锂离子电池所用的锂离子金属成分很杂乱，浸出镍后锂有必要再从上述杂乱元素溶液混合物中别离出其他锂金属，因而，开发一种更加有效且低本钱的高效纯的镍、钴提取物法和超纯锰提取物工艺法能够明显削减这些杂乱金属别离工艺过程，下降整个电子工业本钱。

2三元电池特征

1）三元电池表现出较高的电压渠道特色。电压渠道是判断电池储能密度的关键因素，直接相关于电池运用效果。为此，电池原资料的挑选，是确保电池功能的关键流程。假如三元电池的电压渠道参数较高，电池就能表现出较大的供电续航里程。三元电池与铅酸电池比较，其电压渠道较高，参数最大值达到4.2V，放电渠道参数约为3.6V。2）能量密度较高。三元电池表现出较强的电量存储才能，储电才能最大值为460W·h/kg，等同于铅酸电池的5倍。3）三元电池的供电时间较长，电池运用时间的平均值为3a，电池寿数最大值会超过6a。铅酸电池具有循环运用特色，循环供电次数最大值为300次。而三元电池的循环供电次数不小于5000次。4）三元电池的自主放电率（每月）＜1%。较低的放电才能是三元电池的供电优势。5）质量简便。相同容量巨细的电池，三元电池的质量m，远小于铅酸电池的质量n，巨细关系为：n=（4~5）m。6）三元电池表现出较强的环保性。电池运用、电池废弃各环节，不会生成有害物质。7）环境干扰效果小。三元电池在-20~60℃均可正常供电。对三元电池进行工艺优化后，三元电池可用于-45℃环境中。

3变电站直流应急电源主动保护办法

3.1三元锂离子电池在应急电源中的运用

传统铅酸蓄电池因为其质量与体积方面的劣势，导致直流应急电源在便携式方面不具备优势，为了保障变电站直流应急电源的安全与安稳运转，需求对电源进行保护。针对现有电源类型存在的缺乏，将三元锂离子电池运用在应急电源中，三元锂离子电池具备体积较小、质量较轻等优势，可有效弥补传统电源存在的缺乏，有利于确保变电站直流电源的安全运转，还能够下降蓄电池的运用量，有利于提升变电站的作业效率。虽然三元锂离子电池凭借其功能优势被广泛运用至变电站直流应急电源中，可是因为变电站中电源设备在运转中会发生毛病，因而，需求进一步对变电站直流应急电源毛病和毛病征兆之间的相关性进行剖析，以此来完成变电站直流应急电源的主动保护。

3.2正极材再组成

传统的别离纯化和提取纯化办法，如溶剂的萃取、化学的沉淀和电液沉积，允许收回金属作为一些简略纯净的金属物质或有机化合物。然而，因为其收回使用道路杂乱、化学试剂消耗本钱比较高、废物排放量偏大等许多缺点，在大规模工业化生产中往往不经济，因而，研讨一种短而有效地收回锂离子电池废三元的办法是必要的，为了能缩短使用道路，防止离子对金属的别离，进步贵重金属的收回效率，近年来研讨了二次资料的组成办法，首要经过联合沉淀、溶胶-凝胶和高温渗碳在短时间内组成可收回的三元阴极。

3.3变电站直流应急电源主动保护模型构建

现阶段，用于变电站直流应急电源主动保护的各种规则中，断定依据过于单一，无法全面反映不同毛病以及毛病特征的改变规律。因而，经过模糊数学原理中的模糊多元决议计划，对变电站直流应急电源毛病和毛病征兆之间的相关性进行剖析。变电站直流应急电源主动保护的模糊多元决议计划办法是经过模糊集合和模糊关系理论进行推理的，针对变电站直流应急电源毛病和毛病征兆之间的关系，获取两者之间的相关程度，并且在此根底上进行主动保护。在进行变电站直流应急电源主动保护的过程中，需求针对在变电站中监测到的信号进行剖析，获取应急电源可能发生毛病的征兆，其间毛病和毛病征兆两者之间存在一定的相关。

结束语

综上所述，变电站中使用应急电源展开各项运维作业，逐渐成为变电站供电优化的首要任务，直流电源体系应尽快完成供电体系的升级。将三元电池用于变电站供电程序中，可增加备用电源的供电才能，展现出供电快捷性、电量智能监控等优势，可确保变电站供电安全，防控电网运转反常，适应节能用电的规划理念。