郑州大学电气工程学院在电池安全领域取得研究进展

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　近日，郑州大学电气工程学院电网储能研究团队联合斯坦福大学和国网江苏省电力公司电力科学研究院在电池安全研究领域取得新进展。相关研究成果以题为“Detection of Micro-scale Li Dendrite via H2 Gas Capture for Early Safety Warning”的论文于7月10日在线发表于Cell Press旗下的能源旗舰期刊Joule（影响因子：27.054）。郑州大学电气工程学院金阳副教授为论文第一作者和共同通讯作者，斯坦福大学材料学院崔屹教授为论文共同通讯作者，郑州大学为论文第一作者单位和通讯单位。

近年来，电化学储能技术受到广泛关注。其中锂离子电池由于其高能量密度等特点，已成为便携式设备、电动汽车和大规模储能中最具竞争力的电化学储能技术之一。然而，由于使用易燃有机溶剂作为电解液的主要成分，以及锂离子电池固有的放热特性，使其在过充或快充的情况下会产生锂枝晶，从而发生热失控等安全事故。因此，亟需寻求一种能够快速有效检测锂枝晶的方法，实现对锂离子电池热失控的早期安全预警。基于以上问题，研究团队提出了基于氢气探测来对锂离子电池过充早期（室温条件下）微量锂枝晶析出进行检测的方法；在实际储能应用中，探测到氢气产生时立即切断电源，可避免火灾发生。团队提出锂离子电池过充早期产氢仅来源于金属锂-有机黏结剂反应的结论，利用这一方法可以探测微量锂枝晶的析出。在实际储能舱内开展了磷酸铁锂电池单模组（8.8 kWh）过充实验，结果表明氢气相比于其它热失控气体能够最早被探测到，且探测时间比模组出现浓烟早639 s，比模组起火早769 s；最后，研究团队开展了电池簇（9模组，79.2 kWh）过充预警实验，在探测到氢气的同时切断电源，没有任何可见烟或明火产生，验证了氢气探测的安全预警效果。

该项目获得国家自然科学基金和国家电网公司科技项目等基金支持，研究成果已经实际应用于国网江苏省电化学储能电站（200MW规模），“应在储能舱中安装氢气探测器”也已写入中华人民共和国电力企业联合会标准送审稿《预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范》。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2542435120302348