第五届分布式能源和微电网储能技术应用高层研讨会在深圳成功举行。来自行业协会、科研机构和知名企业的300名代表出席了会议。会议由中国化工物理电源行业协会、全国微电网和分布式电源并网标准化技术委员会联合主办。中国化工物理电源行业协会储能应用分会、中国储能网承办。TUV南德意志集团光伏储能部高级技术经理张书博先生在会锂电池储能系统德国新标准为基础VDE 以2510-50为题做了精彩的演讲。
演讲全文如下： 各位嘉宾，女士们，先生们，大家好！我今天和大家分享的题目是德国锂电池储能系统新标准VDE 2510-50”。 锂电池时间不长。锂电池商业化后，有很多关于锂电池的丑闻。以前大家都觉得锂电池很安全，一般不会有问题。然而，当你看图片时，一些笔记本电脑使用锂电池。会议期间出现了一些问题。锂电池开始使用后，不断出现火灾、爆炸、产品召回等问题。各电池厂开始研究锂电池为什么会出现这个问题。比如2016年笔记本电脑起火后，厂家发现锂电池生产过程中混入一些金属颗粒后，会造成内部短路，尤其是低温充电时，会产生内部短路，持续提高锂电池的温度，锂电池的温度会在一定程度上失控。所有这些情况，包括在所有这些情况下，包括外部短路和过充、过放和过窄。锂电池的问题越来越多，我们想到了各种各样的方法，各种电器、机械、环境，甚至EMC在测试中，想到一些测试方案来测试锂电池在正常和异常情况下是否会失控。为什么锂电池热失控？锂电池在正常工作时有一个化学窗口。在正常电压或温度范围内，锂电池实际上相对稳定。如果超过此范围，超过温度过高或过低，电压过高或电流过大或过放电会导致锂电池热失控。现在锂电池标准要求电池制造商列出充电的上限电压、上限充电电流和最高温度，包括放电。新标准也限制放电。锂电热失控机理，温度过高，部分锂材料在一定温度点会有自加热现象，外部不加热，锂达到一定温度，温度会继续上升，上升到热失控点，如果锂在不正确的操作范围外使用，其风险很大。所以说锂电猛于虎。 我这边有一张德国讨论的图，比如电压高、温度高或者低温。锂比老虎更猛，这对老虎来说很可怕。例如，当你去动物园或野生动物世界时，你不会害怕老虎，因为有老虎笼。人们在笼子外面。你不怕老虎的伤害。什么是老虎笼？最简单的是，当内部压力较高时，会出现泄压阀，温度过高，加钢外壳会受到限制。在内部，锂电池的基本结构有隔膜。隔膜是为了防止短路，但当我们的涂层材料在一定程度上关闭孔时，可以限制事故的发生。目前国内锂电池180有CID结构，OSD在德国讨论的时候，已经列出了结构，这是推荐的。上面有右边的图OSD在过充的情况下，结构可以实现保护装置。当你过充时，电池会膨胀，这会使电池内部短路。在2510中，把OSD结构或者CID结构是防止电池热失控进一步发生的关键部件。还有PTC，你温度过高的时候，通过它的阻抗建立高组状态，限制电流。一些特殊的隔膜，在温度达到130度以上时，可以关闭隔膜孔，以阻断充电电流，起到保护作用。还有传统的热保险丝，你的温度达到一定值，可以熔断，起到类似电流保险丝的作用。与传统电池相比，我们的手机电池一般都有保护板。通过这种结构，您可以在一定电压或过大电流时实现保护。 我刚才说锂电池是老虎，BMS就像老虎笼一样，如何建造笼子，如何让它可靠地保护电池系统是一个关键问题。我今天要介绍的VDE 2510是针对如何建造一个坚固的虎笼，如何防止危害进一步蔓延。储能电池标准，我们是最早介入储能产品测试，2013年左右就开始用最早的标准给很多企业做认证，这是日本福岛核电站事故之后，日本对家庭储能需求进一步增加，出台一些政策，他们出了一个日本的行业标准，日本在2012年，在这个基础上变成日本的国标JIS 几年后，8715-2，标准将于2012年底至2017年正式发布。许多欧洲客户都是对的IEC 62619还是有些怀疑，大部分都是做内部短路，容易通过，包括400N压力值也有争议。这个压力值够吗？许多欧洲客户都是对的IEC 62619还是有些怀疑，大部分都是做内部短路，容易通过，包括400N压力值也有争议。这个压力值够不够？欧洲会觉得这个产品很有可能对锂电池失控，热失控后会不会蔓延至关重要。稍后我会介绍，从我的经验来看，热失控扩散失败的比例相对较大，每个人都选择内部短路。他们今年提出IEC 这是必须的。
2510标准是从风险分析的角度评估锂电池的安全性。事实上，风险分析有两个因素：1。危害的程度。2.危害的可能性。危害程度，产品危害后是否会发生火灾和爆炸，可能对人造成严重伤害，或者从危害程度来看是否容易发生。如果我们分析发生的比例，我们可以看到危害的程度和可能性。该标准对功能安全提出了更高的要求。根据标准，制造商正在做功能安全BMS在开发过程中，我们必须进行风险分析，但62619没有给出多少风险分析是可以接受的。制造商根据61508或61508等2510提出了更高的要求ISO26262或者ISO13849，至少要保证符合其中一项。 储能电池对传统电池有其他危害，电压低，比如手机里的4.2V，这种电压是安全电压，对人无害。但在储能系统水平上，我们做了一些储能电池接近千伏，你不超过这个范围，总成本不会特别大，所以现在很多客户做电压值越来越高，高电压值意味着除了传统电池滥用，还有其他化学危害，也会产生电气危害，超过60V直流，要防止直接触电，超过一定值要防止间接触电。因此，根据2510-50的标准，它参考了62477、62109或61010三个标准，包括防触电、机械危害、热危害、化学危害等危害的评估，只要你的产品能通过6219的相应测试和评估，第三方就不会测量绝缘电阻，但根据VDE 在2510-50中，根据系统电压要求测试绝缘电阻，测试正负级。根据传统电阻电器的安全要求，如储能电池的各种绝缘类型、基本绝缘、加强绝缘等，对不同绝缘位置的要求值，包括试验部位有明确的规定。 德国现在非常重视热失控的蔓延。当其中一个电池失控时，其他电池是否会失控。这是一个非常重要的测试。电池和其他电池开始用这种方法进行测试，使其中一个电池失控，看看其他电池是否失控。测试实验室的经验也很重要。我国大部分是磷酸铁锂电池，安全稳定性相对较好。一般是针刺，容易导致电池热失控。磷酸铁锂先对电池过充，然后短路或者五加热或者针刺，这样才能使它发生热失控。这是对实验室不同方法的总结，供您参考。 BMS，对于老虎的通知，62629有比较贷款的规定，BMS不仅在电池上，而且在系统中BMS功能。对于BMS2510对功能安全验证有详细要求，BMS确保电池的操作窗口，前列的电压、电流和温度必须控制在此范围内，不仅不能超过您的限制，而且有些电池在高温或低温下降低电压或电流。还应验证降额的使用。对据软件分析对软件的可靠性进行评估。与此同时，还有开关测试。现在我在中国制造了储能电池。德国不太接受电子分段。如果电池已经充电，虽然你保护它，但它仍然通过吸收电流缓慢过充。在德国，一般希望产品中必须有机械分段，如继电器，最好有两个继电器，这将提高两个继电器的可靠性。同时，求传感器断线检测、联锁检测、降额功能检测、过载期电压监测、深度放电和过放电期电压监测。对其它测试，如短路测试，比62619更严格，对2510的要求小于短路电阻。模块和系统级别也需要短路，其范围为10-20。跌落试验处理，要求会更严格。冲击测试、热滥用等，由于时间关系，不详细，有兴趣可以通过电话或电子邮件分享。还需要过充试验和过放电试验。 南德是最早接触储能电池的实验室。我们测试电池的耐久性不断提高。以前很多失败率都很高，现在失败率越来越低。虽然电池的耐久性有所提高，但电池不足以完全抵抗所有的滥用条件，因此BMS这仍然非常重要。一些大客户在研发阶段与我们沟通，并就一些基本结构、机械分段和结构进行沟通。如果您感兴趣，您应该投资储能电池领域。最好在研发阶段注意国外标准，尤其是德国储能电池。虽然电池产量不高，但测试方法仍处于领先地位。