数据中心锂电应用的安全保证

1锂电安全性根因

电池内部在过温和过压情况下出现许多放热副反应,继而形成热量正反馈,从而出现热失控,出现高温和大量可燃气体,继而燃烧。

电池外部在机械\电\热激源等刺激下会引发热的情形,从而引发锂离子电池热失控的潜在危害(见图8)。

2锂电安全性保障

从近几年锂离子电池起火事故中可归纳为内部短路、析锂、高温、体积变化等原因致起火爆炸发生。使我们也认识到,电芯选择磷酸铁锂并不能万无一失。所以,在锂离子电池的设计应用中应该从电芯+PACK+BMS+系统+云计算/大数据等多层面保障锂离子电池安全才能将锂离子电池的热失控起火事故控制在最低限度(见图9)。

1电芯材料体系的选择:优选磷酸铁锂,热失控温度点高,产热速率慢、产热总量少,从根本上保障安全性的几率极高;

2电芯结构安全设计:在机械结构和涂层层面优化设计,可抑制热失控的发生。

机械结构:外短路及过充电滥用,通过fuse,OSD等机械结构及时切断,抑制温度上升,阻止连锁反应至热失控;

功能涂层(化学保护):发生内短路,机械结构不起用途,功能涂层抑制隔离膜收缩,防止大面积短路。

3电池模块PACK安全设计:电池模块PACK设计整体从2层4点出发。比如:

激光焊规避螺钉松脱风险;

多温度传感器确保模块内温、电压等实时监控;

夹紧力保证结构稳定性;

绝缘保护板保护正负端子;

塑胶绝缘支架,保证电芯间绝缘和结构强度;

电芯表面绝缘膜包覆,保证电芯与外部绝缘力。4BMS安全设计:三级BMS架构,常规V、I、T采样检测、均衡、阈值告警保护+内短路算法+内温估计算法+析锂估计算法,确保电芯不出现热失控。5系统安全设计:

智能电池控制系统,做到单组电压、电流、功率可控,防止出现偏流、环流情况;