車規級MEMS氫氣傳感器通往儲能安全的“更優解”

中國網訊：蘇州芯鎂信電子科技有限公司近日推出針對電池包內熱失控氣體探測產品，該產品經過了汽車電子認證，可用作獨立設備或直接集成到電池管理系統 (BMS) 架構中， 能夠檢測氫氣 (H) ，並監測電池包內温度和相對濕度 (RH)，具有本安的防爆等級，僅1公分的厚度便於安裝，全壽命週期無須維護或重新標定，為儲能用户提供更為可靠穩定的產品選型。

東風已至，儲能安全“芯感知”破浪在即

近日第三屆儲能安全論壇在青島召開，會議重點關注圍繞新型儲能安全，應急管理部天津消防研究所李晉研究員在會上表示，不同儲能應用場景對安全的需求並不完全一致，需要從底層邏輯去思考，推薦什麼安全等級的儲能去應用更合適，發展儲能安全等級評價技術，已經刻不容緩。

在此次同期舉辦的第三屆國際鋰電池火災安全研討會，中科院院士歐陽明高也分享了其團隊在電池安全研究進展，其中提到了磷酸鐵鋰電池在不同的SOC階段產氣組分構成，隨着SOC的增加，氫氣慢慢增加，直至達到50%以上，這意味着電池包內將聚集大量的氫氣，一旦在外部遇到火花電池將發生燃爆的風險。

圖1. 第三屆國際鋰電池火災安全研討會現場圖

由此可見氫氣相比其他氣體，在電池熱失控過程中更早被釋放出來，氫氣具有所有氣體中最快的擴散速度，且在熱失控產生的氣體中佔比最高，檢測證明其濃度甚至超過40%以上。如果將氫氣探測集成進包內，其預警安全係數將更高，可以在早期為 BMS、大數據等技術監測評估電池的運行狀態提供可靠穩定的數據，對儲能系統的早期故障進行識別和預警，進而可以採取有針對性的維護措施，把可能造成嚴重事故的風險因素扼殺在搖籃裏。

車規級氫氣傳感器是通往儲能安全的更優解

目前針對電池早期預警有很多方案，比如説電壓、氣壓、CO、VOC、煙霧等，常規的電壓測量通常已經部署在鋰離子電池中用於電池平衡和過充電或過充電保護，電壓監測僅是對熱失控事件的最後一次反應，把其做為熱失控監測手段有着明顯熱失控報警嚴重遲滯的缺陷；在比如説氣凝膠隔熱材料，氣凝膠隔熱材料在熱失控期間，可以有效的阻止電芯之間的熱傳遞，但氣凝膠無法阻止熱失控產氣產生的大量的可燃氣體，這些氣體一旦被點着，鋰電池將會發生噴燃，所以該技術只能起到被動防護的作用。

今年有一些複合探測器也開始走入市場，這些探測器大多數採用了民用級別的電化學一氧化碳和工業級別的VOC 、氫氣、煙霧等多品類集成，其壽命往往只有3~5年，遠遠達不到儲能壽命的10 年要求。且工業級別的探測器易受pack 內部的有機硅、膠水揮發物的干擾，容易導致誤報。多傳感器集成並未解決鋰電池熱失控預警的痛點，反而增加了終端用户的成本。

芯鎂信電子提供的熱失控模塊，採用熱導原理的氫氣感知芯片，相較於氣壓傳感器，其熱失控模塊信號更加穩定和持續，不依賴複雜的算法，不與氫氣反應，不依賴氧氣，具有極佳的可靠性與使用壽命。

圖2.電池包熱失控氣壓傳感器與芯鎂信熱失控模塊同步測試圖

車規級的氫氣傳感器可以保證在強電磁干擾下傳感器性能不受影響，響應的信號值更加持續，同時發生熱失控下相同兩隻傳感器間隔一米，信號值也僅相差僅2秒。種種數據表明車規級的氫氣傳感器才是通往儲能安全的更優解。