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锂电池储能安全性概率分析

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锂电池储能安全性概率分析

发布日期:2016-06-28 00:00 来源:http://www.o-larm.com 点击:

     今天,东楚新能电池专家跟大家聊聊关于锂电池安全性的问题。

  众所周知,锂电池是个好东西,但影响锂电池正常运行的因素很多,比如工作温度,环境湿度,散热不均匀,过充过放,BMS失灵,震动、系统成组、生产工艺等等,都有可能导致电池故障,这里的故障并不一定非要爆炸起火,而是指电池性能不再适合在系统中运行,必须更换或者剔除,否则影响系统运行。这么多的因素搅在一块,像团乱麻,让人感觉锂电系统要想无故障运行,困难不是一点点,但又缺乏数据支撑。《易经》有云:大道易简。我于是直奔主题,取其冰山一角,从企业生产工艺出发探讨锂电池的安全性,我的依据是:这个影响是不可避免的!生产工艺再好,检测再精确,也会有漏网之鱼,混到产品中,给系统运行带来风险。假定各批次的合格率为一定值,不考虑串并联成组的影响。

  我选择以下几种典型产品,基于概率计算结果,探讨产品合格率对系统故障率的影响:

  (1) 手机电池;

  (2) 电动汽车电池组:特斯拉电池组,7104节电池组串

  (3) 大规模储能系列,250kw×2h,500kw×2h。

  1 手机电池

  首先,单片电池,由于单片电池容量小(1000mAh左右),技术工艺成熟,国内外厂家的合格率在表格中的在前3档,即故障率可控制在十万分之一以内。比如南京800万人口,人均一部手机,整个南京城,手机电池故障数量在100个左右,实际可能会更多一些,但计算结果跟日常感觉像吻合,即单块锂电池有很高的安全性。

  2 电动汽车

  不同企业的技术路线有差异,主要体现在以下几个方面:

  (1) 电池种类有区别,三元和铁锂;

  (2) 容量有差异,大小不同,有用3AH左右的小电池,如特斯拉,有用26AH的大电池,如比亚迪;

  (3) 形状也不同,有采用圆柱形的18650,或者20700,散热面积大,便于热管理,也有方形电池包,便于模块化和固定安装。

  我以特斯拉Model S85为例分析。

  特斯拉model S85采用松下三元小容量电池,共7104节,优点是一致性好,出厂合格率高,可达0.999999以内(参考表中编号1和2)。这样,S85整车电池的合格率就达到99.3%,作为消费者的我,对这个结果表示满意;假设特斯拉采购了合格率为0.9999的电池,他的整车合格率将会暴跌到50%!由此可见,电池合格率对整车至关重要!

  3 大规模储能

  规模储能的技术方案也有区别,日韩企业主打三元电池,能量密度高,一致性好,但更危险,价格高,对BMS的依赖程度更高,三元储能电池单体能做到100AH算是很大的了。 铁锂电池能量密度偏低,但更安全,价格低容量可以做到120-200AH问题不大。

  大规模储能肯定不会用18650之类的小电池,无论是三元还是铁锂,根据我的查找,三星常规的是单体68AH三元,比亚迪、力神或者中航锂电一般为120-180AH铁锂。锂电容量越大,安全性能越差,假定68AH的三元电池和150AH铁锂电池出厂合格率都在0.9999-0.99999(参考表中编号3和4)。 虽然查不到三星、LG等日韩企业的储能电池单体合格率,但基于现有工业化水平推算,十万只里挑出一个不合格(0.99999)已算顶尖水平了。

  对于500kw/1MWH储能系统,经计算,在三元电池单体合格率为0.99999(表中编号3)的情况下,系统故障率在2%;合格率为0.9999(表中编号4)的情况下,系统故障率为18%;显然,0.9999的单体合格率不能满足系统安全运行,没有那个企业和业主能忍受18%的故障率!


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