鉅大LARGE | 點擊量:1193次 | 2020年11月13日
有關(guān)鋰離子電池儲能安全性概率分析
眾所周知,鋰離子電池是個好東西,但影響鋰離子電池正常運行的因素很多,比如工作溫度,環(huán)境濕度,散熱不均勻,過充過放,BMS失靈,震動、系統(tǒng)成組、生產(chǎn)工藝等等,都有可能導致電池故障,這里的故障并不一定非要爆炸起火,而是指電池性能不再適合在系統(tǒng)中運行,必須更換或者剔除,否則影響系統(tǒng)運行。這么多的因素攪在一塊,像團亂麻,讓人感覺鋰電系統(tǒng)要想無故障運行,困難不是一點點,但又缺乏數(shù)據(jù)支撐。《易經(jīng)》有云:大道易簡。我于是直奔主題,取其冰山一角,從公司生產(chǎn)工藝出發(fā)探討鋰離子電池的安全性,我的依據(jù)是:這個影響是不可防止的!生產(chǎn)工藝再好,檢測再精確,也會有漏網(wǎng)之魚,混到產(chǎn)品中,給系統(tǒng)運行帶來風險。假定各批次的合格率為一定值,不考慮串并聯(lián)成組的影響。
我選擇以下幾種典型產(chǎn)品,基于概率計算結(jié)果,探討產(chǎn)品合格率對系統(tǒng)故障率的影響:
(1)手機電池;
(2)電動汽車電池組:特斯拉電池組,7104節(jié)電池組串
(3)大規(guī)模儲能系列,250kw×2h,500kw×2h。
1手機電池
首先,單片電池,由于單片電池容量小(1000mAh左右),技術(shù)工藝成熟,國內(nèi)外廠家的合格率在表格中的在前3檔,即故障率可控制在十萬分之一以內(nèi)。比如南京800萬人口,人均一部手機,整個南京城,手機電池故障數(shù)量在100個左右,實際可能會更多一些,但計算結(jié)果跟日常感覺像吻合,即單塊鋰離子電池有很高的安全性。
2電動汽車
不同公司的技術(shù)路線有差異,重要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)電池種類有差別,三元和鐵鋰;
(2)容量有差異,大小不同,有用3AH左右的小電池,如特斯拉,有用26AH的大電池,如比亞迪;
(3)形狀也不同,有采用圓柱形的18650,或者20700,散熱面積大,便于熱管理,也有方形電池包,便于模塊化和固定安裝。
我以特斯拉ModelS85為例分析。
特斯拉modelS85采用松下三元小容量電池,共7104節(jié),優(yōu)點是一致性好,出廠合格率高,可達0.999999以內(nèi)(參考表中編號1和2)。這樣,S85整車電池的合格率就達到99.3%,作為消費者的我,對這個結(jié)果表示滿意;假設特斯拉采購了合格率為0.9999的電池,他的整車合格率將會暴跌到50%!由此可見,電池合格率對整車至關(guān)重要!
3大規(guī)模儲能
規(guī)模儲能的技術(shù)方法也有差別,日韓公司主打三元電池,能量密度高,一致性好,但更危險,價格高,對BMS的依賴程度更高,三元儲能電池單體能做到100AH算是很大的了。鐵鋰離子電池能量密度偏低,但更安全,價格低容量可以做到120-200AH問題不大。
大規(guī)模儲能肯定不會用18650之類的小電池,無論是三元還是鐵鋰,根據(jù)我的查找,三星常規(guī)的是單體68AH三元,比亞迪、力神或者中航鋰電一般為120-180AH鐵鋰。鋰電容量越大,安全性能越差,假定68AH的三元電池和150AH鐵鋰離子電池出廠合格率都在0.9999-0.99999(參考表中編號3和4)。雖然查不到三星、LG等日韓公司的儲能電池單體合格率,但基于現(xiàn)有工業(yè)化水平推算,十萬只里挑出一個不合格(0.99999)已算優(yōu)秀水平了。
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