摘要：在储能系统跟消防安全问题范畴内，因基于锂离子或者动力电池致使的消防安全问题，已然变成国内专家学者们开展研讨 的受关注热点话题。鉴于此因，对于增强储层体系稳定性这一目的， 在该体系里添加锂离子动力电池热失控预警之举 ，并且将其他保护体系的安全功能予以有效融合，最终构建出基于锂离子动力电池存储体系消防安全方面的框架 。

关键词：锂电池；储能系统；消防安全

近几年，国内出现电动存储能量管理系统火灾，这引发大伙对锂动力电池存储能量管理系统的广泛重视。据不完全统计资料显示，全球范围内，锂电池储能着火安全事故在过去一年里多达30起，这引发了巨大经济损失。所以，当锂离子动力电池生产成本下降到商业化拐点后，储能体系的消防安全问题将成为抑制锂离子电池电力储能大面积普及的重要瓶颈问题 。

一、锂电池火灾的事故原因

（一）短路对锂电池的影响

电池存在内部短路情况，这是由于电池滥用现象，像过度充电、过度放电，致使支晶产生，以及电池在生产期间出现杂质灰尘等，进而造成的结果，上述情况会恶化生成刺穿隔膜的状况，由此引发微短路，电能量释放会让温度升高，再者此现象会引发材料化学反应，进而促使短路路径出现扩大，如果出现更严重短路电流，这种恶性循环也就会引发热失控 。

2、外部短路，以电动汽车为例说明，车辆在实际运行时出现危险的可能性较小，其一，整车系统设有熔断丝、电池管理系统，其二，电池能够在短时间内承受大电流冲击。在极限状况下，短路点越过熔断器，此时，电池管理系统同时失效，长时间的外短路通常会致使电路连接弱处出现烧毁情形，引发热失控的可能性极小。当下，很多PACK企业通过在回路里加上熔断丝的行为，能够让外短路引发的危害在更大程度上头得到控制 。

（二）外部高温

因锂电池构造特性受影响，于高温状况下，SEI膜会出现分解反应，电解液会出现分解反应，EC也会出现分解反应，并且，针对电解液来讲，其分解物会与正负极产生反应，诸多这类反应的存在，会产生较多热量。隔膜融化会引发内短路，电能量释放会使热量增多，在这种破坏作用持续增强的情形当中，电芯会防爆破裂，电解液会喷出，进而会出现燃烧现象 。

二、锂离子电池火灾消防系统安全技术方案

从预置舱电网式火灾报警控制系统入手，对其展开分析，此控制系统属于典型的国内消防安全控制系统，它的系统方案设计主要参照了建筑业里运用的火灾报警控制系统。

然而，把该系统应用到动力电池储能体系里边，主要存有两方面有关问题：其一，该系统的烟雾感应器以及温度传感器，均没办法针对锂离子动力电池在热 失控早期时的相关参数，展开有效监测；其二，通信管理系统鉴于同供电设备相分离，所以难以达成与电能管理系统以及电池管理 系统之间的联合管理工作。为了攻克上述二系统方面的问题，现下重新设计了火灾消防系统的安全技术方法：

（一）锂离子电池热失控检测

应用此方法的关键要点有，首先需知晓怎样采取对应举措，方可正确提取锂离子动力电池热失控处理进程里泄漏生成的可燃气体，接着要对气体其中的成分以及各种成分的浓度予以分析。通常来讲，鉴于电池热失控情形不断增多，其泄漏出的废气含量会持续攀升。整个处理进程能够划分成早期状态、可见烟雾、明火以及高温这四大阶段 。在早期状态时，主要借助气体检测仪，针对电池那儿由泄漏所生成的气体来开展测量，而在可见烟雾阶段，在明火阶段，在高温阶段，主要是利用感烟探测器，利用视频检测仪，利用感光检测器，利用感温探测器等来进行检测，就如同图一呈现出来的那样。

审视整个电池热失控探测进程，我们能够发觉，整个进程按序可划分成五个阶段，其一为预警阶段，其二是热失控初始状态阶段，其三是热失控可见烟雾阶段，其四是热失控可见火苗阶段，其五是热失控高温阶段。于不同阶段需运用各异的探测办法：于前两个阶段主要借助气体探测器来开展热失控的探测，依据气体的浓度实施预警处置。而在第二阶段热湿器热失控初期阶段。要有借助气体探测器来对一氧化碳浓度予以有效探测这种行为。于这一阶段所需的并非仅仅是预警，而是要给出一定的警戒线。并且在第三阶段，系统内部会出现烟雾现象，得借助感应探测器来开展视频探测，相关的处理机制要进行视频报警。在第四阶段火焰出现之际，要进行感光探测器处理，而在这一阶段需做出的消防举措是要手动灭火。在最后一阶段，系统产生高热现象，要用感温探测器对系统进行探测。这时要做的消防措施是靠自动灭火方式，拉闸拉电来灭火。在不同电池热失控里，随热失控等级升，探测产物浓度或强度，潜伏期预警，早期警戒，中期视频探测与报警，中后期手动灭火，后期火焰高热时，用自动灭火装置，联合消防系统集中灭火。

（二）多级防护机制设计

要给锂离子电池当出现热失控情况后那种隐患，怎么说呢，电解液一旦泄漏，整个系统就会有间接触电和火灾等危害情况出现。为了做到单个电池热失控时，能正确报警，在整个消防安全体系里，设计了多层保护体系，也就是对电池内部、电池舱和封闭式电池簇中的不同部分，实施分区检测保护。单体电池内部的检测设备，能在电解液泄漏早期，对电失控有效检测与警示，从而有效增强控制系统的警示作用 。在单体电池出现热失控的情况下，能借助电池包内的传感器，有效与消防体系相结合，进而展开防护处置措施 。

（三）电气火灾消防机制

需要明确指出的是，当下于世界各个地方出现的起火状况里，超过半数的情况是属于电力引发的起火事件，并且锂离子电池储能体系是由规模巨大的内部电气系统所构建的。电力起火事件的主要缘由涵盖电线出现故障这一情况、设备超出负载、接触电流数值过大、产生电火花电弧以及电动机过热引起起火等方面。设备起火时所涉及的消防设备主要被划分成监控系统以及灭火设备，电气火灾监测系统的基本组成应当涵盖这些范畴：电气设备火灾监测装置、剩余电流型电气火灾控制传感器以及测温型的电气设备、火灾监控探测器等等 。室内外消火栓等设备，是灭火设备的主要构成。像是手动喷射与扑救系统，一氧化碳废气自行消防系统，水喷洒自行消防系统，泡沫灭火器系统等。能够保障电气火灾预警消防机制有效性的，是监控系统和灭火设备协同发挥作用。对于前者而言，重点在于事前控制。对于后者而言，主要是进行事后控制。二者会让电气火灾消防机制变成一个能够将火灾隐患降到无比低程度的闭环工作体系，句号。

总结

总的来说，运用锂离子动力电池贮层管理系统的消防安全设计，对于保障贮层管理系统安全平稳地运行，有着关键的作用。论文在锂离子动力电池热失控特征参数研究的基础之上，研究了基于电池气体识别的热失控重要技术，以及多级报警多级保护的联动体系，并进行了消防安全体系的研究。该体系在动力电池出现热失控情形下能够发出警示，同时与消防装置相连接，有效地提升了动力电池储能体系的安全性。