中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，今年以來發(fā)生了十多起與鋰電池有關(guān)的火災(zāi)事故，僅9月份就發(fā)生了5起，其中包括9月29日儲(chǔ)能行業(yè)龍頭企業(yè)工廠大火，約1.5萬平方米的生產(chǎn)基地化為灰燼，損失估算超百億人民幣。接連發(fā)生的鋰電池相關(guān)火災(zāi)事件，凸顯了對(duì)安全、可靠的儲(chǔ)能技術(shù)的迫切需求。
在當(dāng)下的各種儲(chǔ)能技術(shù)中，超級(jí)電容憑借其優(yōu)異的安全性能脫穎而出。與鋰電池不同，超級(jí)電容屬于物理儲(chǔ)能，不涉及化學(xué)反應(yīng)，而是通過電極表面與電解質(zhì)之間的電荷分布來存儲(chǔ)電能。這種機(jī)理從根本上消除了超級(jí)電容熱失控和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
超級(jí)電容的安全設(shè)計(jì)
01 儲(chǔ)能介質(zhì)
超級(jí)電容正負(fù)極材料主要采用活性炭，其燃點(diǎn)高達(dá)350°C，且燃燒速度相對(duì)較慢。此外，活性炭密封在超級(jí)電容單體內(nèi)部，這導(dǎo)致燃燒所需的兩個(gè)條件“明火和氧氣”無法同時(shí)滿足。因此超級(jí)電容不會(huì)自燃，安全性更高。
02 過充保護(hù)
超級(jí)電容單體是一個(gè)密封的金屬容器，使用不當(dāng)時(shí)（過充或過熱）會(huì)產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致內(nèi)部壓力增加。一旦壓力超過承受的極限，將發(fā)生爆炸。為了防止這類事故，思源電氣集團(tuán)旗下子公司烯晶碳能電子科技無錫有限公司（以下簡(jiǎn)稱GMCC）在超級(jí)電容單體蓋板頂部設(shè)計(jì)了定向的安全泄壓口，當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)定向泄壓，防止發(fā)生潛在的爆炸事件。此外，泄壓口的定向設(shè)計(jì)，避免了次生災(zāi)害（對(duì)周邊單體不交互影響）；蓋板焊接防爆膜的設(shè)計(jì)方案，使泄壓更精準(zhǔn)有效。
03 模組耐火
超級(jí)電容單體組裝成超容模組（Pack），使用的非金屬材料均滿足UL94V-0阻燃等級(jí)要求。今年7月，國網(wǎng)設(shè)備部、國網(wǎng)消防技術(shù)中心組織驗(yàn)證超容模組過壓及消防滅火試驗(yàn)，GMCC的超容模組成功通過過壓試驗(yàn)，在后續(xù)3次明火引燃測(cè)試中，模組均未被點(diǎn)燃。之后又使用燃?xì)庠顚?duì)模組底部進(jìn)行大火燃燒試驗(yàn)，持續(xù)燃燒時(shí)間約3分鐘，超容模組僅側(cè)面支架有小火苗燃燒，進(jìn)一步證明了超級(jí)電容的耐火性和安全性。
GMCC的超級(jí)電容除了高安全性外，還具備：
高功率密度：20~50kW/kg?？稍趲酌胫翈追昼娡瓿沙浞烹?，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋰電池。
長(zhǎng)循環(huán)壽命：實(shí)測(cè)超100萬次充放電循環(huán)而不出現(xiàn)顯著的性能衰減。
寬工作溫度范圍：通過嚴(yán)苛的環(huán)境和極端工況驗(yàn)證試驗(yàn)，工作溫度范圍可達(dá)-52°C至65°C。
綠色環(huán)保：打破國外壟斷，GMCC自主研發(fā)干法電極制造技術(shù)，強(qiáng)度高、純度高、無溶劑導(dǎo)入和NMP排放，生產(chǎn)能耗降低，環(huán)保無污染。
應(yīng)用案例
據(jù)悉，今年9月剛落地的中廣核萊州土山儲(chǔ)能項(xiàng)目，采用思源電氣集團(tuán)旗下子公司思源清能電氣電子有限公司（以下簡(jiǎn)稱思源清能）生產(chǎn)的244MW/488MWh鋰電池+4MW/30s超級(jí)電容的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。深入了解后發(fā)現(xiàn)，思源清能利用該項(xiàng)目中的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，有效解決了電網(wǎng)高頻次小功率調(diào)頻需求對(duì)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)使用壽命的影響，并降低了鋰離子電池在秒級(jí)調(diào)頻服務(wù)中的壽命衰減和損傷概率，讓鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部分專注于長(zhǎng)時(shí)充放，參與電網(wǎng)調(diào)峰、峰谷套利等。
同時(shí)，該項(xiàng)目的儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了獨(dú)立分區(qū)探測(cè)報(bào)警策略，實(shí)現(xiàn)了消防系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的智能聯(lián)動(dòng)，提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性；消防設(shè)計(jì)采用全氟己酮作為滅火劑的全淹沒式滅火，通過管網(wǎng)連接，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，將滅火劑由鋼瓶輸送到需要滅火的防護(hù)區(qū)內(nèi)，通過噴嘴進(jìn)行均勻快速噴放，10s內(nèi)全氟己酮?dú)怏w充滿集裝箱箱體，達(dá)到滅火濃度迅速撲滅火災(zāi)。
隨著超級(jí)電容技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，超級(jí)電容的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。未來，超級(jí)電容將在電動(dòng)汽車、可再生能源儲(chǔ)存、智能電網(wǎng)、無人機(jī)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。此外，超級(jí)電容與其他儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，如鋰離子電池、鉛酸電池等，形成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以滿足新型電力系統(tǒng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
