近日，鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院電網(wǎng)儲(chǔ)能研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合斯坦福大學(xué)和國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院在電池安全研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以題為“Detection of Micro-scale Li Dendrite via H2 Gas Capture for Early Safety Warning”的論文于7月10日在線發(fā)表于Cell Press旗下的能源旗艦期刊Joule（影響因子：27.054）。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院金陽(yáng)副教授為論文第一作者和共同通訊作者，斯坦福大學(xué)材料學(xué)院崔屹教授為論文共同通訊作者，鄭州大學(xué)為論文第一作者單位和通訊單位。

近年來，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)受到廣泛關(guān)注。其中鋰離子電池由于其高能量密度等特點(diǎn)，已成為便攜式設(shè)備、電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲(chǔ)能中最具競(jìng)爭(zhēng)力的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之一。然而，由于使用易燃有機(jī)溶劑作為電解液的主要成分，以及鋰離子電池固有的放熱特性，使其在過充或快充的情況下會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，從而發(fā)生熱失控等安全事故。因此，亟需尋求一種能夠快速有效檢測(cè)鋰枝晶的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э氐脑缙诎踩A(yù)警。基于以上問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了基于氫氣探測(cè)來對(duì)鋰離子電池過充早期（室溫條件下）微量鋰枝晶析出進(jìn)行檢測(cè)的方法；在實(shí)際儲(chǔ)能應(yīng)用中，探測(cè)到氫氣產(chǎn)生時(shí)立即切斷電源，可避免火災(zāi)發(fā)生。團(tuán)隊(duì)提出鋰離子電池過充早期產(chǎn)氫僅來源于金屬鋰-有機(jī)黏結(jié)劑反應(yīng)的結(jié)論，利用這一方法可以探測(cè)微量鋰枝晶的析出。在實(shí)際儲(chǔ)能艙內(nèi)開展了磷酸鐵鋰電池單模組（8.8 kWh）過充實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明氫氣相比于其它熱失控氣體能夠最早被探測(cè)到，且探測(cè)時(shí)間比模組出現(xiàn)濃煙早639 s，比模組起火早769 s；最后，研究團(tuán)隊(duì)開展了電池簇（9模組，79.2 kWh）過充預(yù)警實(shí)驗(yàn)，在探測(cè)到氫氣的同時(shí)切斷電源，沒有任何可見煙或明火產(chǎn)生，驗(yàn)證了氫氣探測(cè)的安全預(yù)警效果。

該項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目等基金支持，研究成果已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于國(guó)網(wǎng)江蘇省電化學(xué)儲(chǔ)能電站（200MW規(guī)模），“應(yīng)在儲(chǔ)能艙中安裝氫氣探測(cè)器”也已寫入中華人民共和國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿《預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站消防技術(shù)規(guī)范》。

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