中国储能网讯：3月23日，由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会（简称“CIES2025”）在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以“绿色、数智、融合、创新”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。

在3月24日下午进行的储能专用电池及ESG绿色低碳发展专场中，清华四川能源互联网研究院绿色储能研究所所长陈永翀做了题为《半开放储能锂离子电池的全产业链本征安全技术》的主题报告演讲。

以下内容根据大会发言整理提炼，仅供参考。

清华四川能源互联网研究院绿色储能研究所所长陈永翀

各位朋友好！今天我的报告主要是交流两个问题，第一，什么是本征安全；第二，什么是半开放储能锂离子电池。

本征安全这个概念，它还有另外一个概念，叫本质安全，我们的论文里最早提的是本质安全。在去年，工信部用了本征安全这个概念，国家消防救援局用了本质安全这个概念。概念非常重要，而且一定要有标准，我们在第一个团体标准里统一采用了“本征安全”这个概念。可能我们会觉得水系的铅酸电池、液流电池本征安全好像能够理解，因为它们的电解液是水系的，不能直接点燃；早期锂离子电池电解液相对易燃，所以是非本质安全，这是最朴素的早期理解，但现在情况早已不是这样。现在的锂离子电池电解液也不会一点就着。如果不是一点就着，是否属于本征安全或者本质安全呢？也不是。那么到底什么是锂离子电池的本征安全？另外，我们要解决锂离子电池的本征安全，路径有哪些？我们是怎么做的？

回答这两个问题之前，我觉得产业方面，大家还是要有信心，这几年和国际形势有关系，本来我们国家60%以上的电池都是面向海外出口的，外部一打压就造成了结构性的过剩。当然，我们自身也有问题要解决，就是储能电池产品的同质化太严重了。

在这样的情况下，大家对于新型储能产业发展甚至有些迷茫情绪：锂离子电池现在价格基本上接近地板价，产业链上游和中游企业利润压缩至极致甚至亏本但电化学性能、回收性能和安全性能的改进又似乎快接近天花板，通过提升储能集装箱单位体积能量密度虽然可以进一步降低系统成本，但系统安全性却没有根本的改善，怎么办？

所以现在产业发展的困惑在于性能上面几乎可以看见天花板了，价格的下面地板也看得见了，而我们也就在这样有限的空间，如何破局？如果不破局，产业很难大规模发展。这是今天技术方面的困境，我们需要去破局，破安全、经济和绿色的局，但今天的主题，我只讲安全如何破局。

从产业的量来说，今天的新型储能，以锂电储能为代表的新型储能只是刚刚开始。2030年，全球将有1200GW电池储能的需求量，今天全球总共才165.2GW，也就是5年之后就是这么大的量，但是安全问题如果不解决，你要做这么大规模的推广是很有问题的。而且，今天大家关心锂电储能的安全问题，已经不再仅仅是关注储能电站应用的安全问题，因为整个锂电储能的产业链从生产、运输、应用、回收都出现了安全问题,是全产业链的安全问题。那么，全产业链如何做到本征安全，这是今天报告的主题。

关于本征安全，核心在于：一般我们搞电池的比较关注的是锂电热失控后温度，温度急剧上升肯定不安全，但实际上比温度急剧上升更可怕的是锂电池一旦热失控，会突然之间释放大量的易燃气体，这对于消防救援工作来说非常困难。因为这样的易燃气体在密闭的空间中很容易发生闪爆，这是非常恐怖的。北京“4.16”储能电站事故就是一个闪爆的事故，大家都知道，当场有两名消防员牺牲，有一名员工不见了，什么叫不见了？这就叫闪爆。

避免热失控不仅仅是温度方面的控制，其实这个没有那么可怕，甚至如果仅仅是烧起来，也可能没有那么可怕，怕的是忽然之间闪爆，这个威力太巨大了。今天的锂电储能基本上做到模组级别的安全控制，不管是用火探管或其他什么样的方式，这样的控制往往是在电池的热失控之后，通过外部消防的方式进行处理，整个控制过程的时间和空间都非常有限。我不知道在座有没有消防公司，有的话你们心里都清楚，今天锂电储能电站的消防作用到底有多大。第二，热失控电池的外面看着火被扑灭了，但里面还在翻江倒海，剧烈反应，特别是如果我们用七氟丙烷、全氟己酮这些消防剂的时候，量是有限的，看着温度降下来了，没有明火了，但里面还在反应。特别是在未来锂电储能容量越来越大的情况下，抑制效果更是有限，这是目前行业面临的困境。

所以大家可以理解，为什么国家工信部去年11月份提出要发展本征安全技术。同月，国家消防救援局也说，第一，锂电池的热失控不可避免；第二，灭火救援的难题还没有有效解决。什么意思？它的意思就是说锂电的热失控不可避免，释放大量的易燃气体，这个事情要让消防救援来处理的话，很麻烦。第三，强化本质安全。

因此，到底什么是本质安全或者本征安全，也许锂离子电池和铅酸电池的本质安全或本征安全的概念有所区别。那么，锂离子电池的本征安全是什么？就是在正常工作和一定滥用条件下，有措施使电池不发生热失控，从而切断燃烧爆炸的诱因。为什么不能让它热失控，不仅仅是因为温度的急剧上升，而是因为一旦热失控以后，电池防爆膜打开，大量的易燃气体会释放到储能组柜系统里，这很要命。

本征安全和非本征安全，一个是在热失控之前处理，不要让它热失控，另外一个是在热失控之后来处理。为什么要提本征安全的要求？有两个原因：第一个原因，大量易燃气体释放后的闪爆危害特别值得我们高度重视，这是消防救援局观察的角度，我们很容易忽视。第二个原因，概率的事情，哪怕今年刚刚实施的锂电储能安全强制标准，也只是要求电池不要燃烧和爆炸，标准没有说不允许电池热失控，但储能电站特别是百兆瓦时以上的大型储能电站，由几万甚至几十万颗电芯组成，单颗电芯事故概率虽然很低但架不住系统包含电芯数量多，因此系统的事故概率特别是某单体电芯热失控释放大量易燃气体后系统的燃烧事故概率就不容忽视了，有可能达到10%，这个概率还是蛮大的。所以我们为什么说今天的安全标准还不够，要在今天的基础上发展本征安全标准和技术。

目前电化学储能本征安全技术大致有三个路径：第一个，水系电解液电池，包括全钒液流电池、铅酸电池；第二，全固态锂离子电池，但不是以金属锂为负极的固态锂电池。特别是20Ah以上的大容量固态锂电池，至少从目前情况看，几乎是被否定的，安全性极差，过不了关，但尚在实验室阶段的全固态锂离子电池，被认为是可以达到本征安全的要求。第三条技术路线，半开放储能锂离子电池的安全剂注入电池内部技术。目前是以上三种路线。

（图示）这是关于全固态锂电池，就是金属锂做负极的固态电池，国内和国际研究表明，高于20Ah的金属锂做负极的全固态电池，安全性太可怕了，业界已经几乎判定大容量金属锂负极的全固态锂电池是不可能得到规模推广的。当然，不敢说是永远不可能。请注意，全固态锂电池和全固态锂离子电池是两个概念，全固态锂离子电池认为是有可能的，可以做到本征安全。

铅酸电池、液流电池的电解液是水系的，是本征安全的，那么是绝对安全的么？也不是的。在极端条件下，铅酸电池也会发生爆炸，包括液流电池反应器也曾发生过爆炸，为什么？水系电池不怕高温影响，但怕过充影响。若发生过充，电压超过水的分解电压，水会分解为大量的氢气和氧气，气体一多及内部混合就发生爆炸了。所以水系电池不怕你从外界烧，但特别怕过充。

因此，第一个概念，本征安全不等同于绝对安全，只要是含能量的载体，不可能做到绝对安全的。包括手机电池，之前也偶尔有事故报道，边充电边玩手机发生了爆炸。但我们仍然认为手机电池是相对安全的，虽然不是绝对安全。另外，手机电池容量较小，且是单颗使用，热失控后释放气体量有限，因此并不要求手机电池也要达到本征安全的标准。

第二个概念，本征安全不等同于本体安全。本体安全是相对于系统安全的一个概念，本体是电池本体，它的安全性怎么样，没有一个定量的标准，甚至没有定性的标准，只不过是和系统安全做一个空间方面的区别。这个也容易混淆，一说本征安全就说是不是本体安全，不是的，这是不同的两个概念。

第三个概念，本征安全不等同于主动安全，但它们有关联。主动安全的定义很明确，是强调事故发生前的主动监测、防范和控制措施，但是它没有告诉你这个事故是短路、热失控还是燃烧，以及到底这个防范和控制的措施的结果是什么，没有。它只告诉你这是哪些属于主动安全的措施，哪些是属于被动安全的措施，但没有标准告诉你必须要什么样。对于锂离子电池来说，非常明确，本征安全必须要有措施，不管你用什么措施，材料的措施也好，机械的措施也好，结构的措施也好，或者其他的措施，总之不能让它发生热失控。

我们是怎么来做？我们开发了半开放储能锂离子电池，半开放的意思就是这个电池外观看得出来，有管路和外部安全系统连接，但又不是完全开放的，不是对大气开放。第二，不是简单地在锂电池上插两个管子就是半开放，它还涉及到多孔电极，以及微观的流道设计和新材料设计，怎么让安全剂通过，以及怎么控制电池短路后的电流不能过大。

我们在成都见了了一个设计产能100MWh的电池示范产线，去年7月份第一批产品出来最苛刻的内部短路和外部短路条件下的本征安全测试已经通过了，这是最难做的，已经通过了，其他的都好做。

我们今年开始会做一些示范项目，怎么做？传统的锂离子电池在安全阀冲破后进行消防处理。我们怎么做？利用半开放结构采集电池内部的气压温度等信号，用这些信号在（短路）早期就判断出电池异常，在热失控之前安全剂自动注入电池内部，有效抑制热失控的发生。

原理，它是半开放的，先自动探测到气压的绝对值以及气压的变化率，里面有大量的数据，到底应该设置什么样的阈值，可以提前很长时间有这个预警，而且可以自动注入。你一定要提前，当发生热失控之后再去注入就来不及了。

这是第三方的测试报告，是外部强制短路的，电池表面最高温度不超过80度，这个电池是2000Ah，第一个型号是最大容量的，后面会做不同容量的电池，先把最大容量的做了，其他的就好做。

这是内部短路的测试报告，是业界最苛刻的，锂电池就怕内部短路。用针刺的方式来诱发半开放电池内部短路后，安全剂自动注入，电池最高温度不超过110度，也不会有大量易燃气体释放的现象发生。

现在我们在做第一个半开放电池的本征安全标准，最近会公开，先从团标开始做。

关于安全，刚才说的是应用方面的安全，怎么做，是安全剂自动注入，但全产业链的安全如何做到？例如，回收方面的安全，国内国外锂离子电池回收过程都有燃烧爆炸事故的报道。而且废旧电池的安全性比新电池的还要差，怎么办？半开放电池在退役之前，所有的电池会注入安全剂，把电解液排出来，这样它就已经不再是电池了，确保回收（及运输）过程的本征安全。

生产方面的安全怎么解决？基于半开放结构，我们开发了 “固液分离”的产业新模式。半开放电池的电芯部件制造后，不会注液，可以安全存储和运输。不像今天的锂电池，化成了之后放在库房里，一是担心安全问题，二是担心掉电问题。

所以锂电池一旦制造出来后，恨不得马上做集成，然后应用，别放在库房，否则太麻烦了。半开放电池的未注液电芯部件没事，你就放一年、两年、三年都没有问题，因为它没有电解液。电池电解液的注液、化成、集成是直接在项目应用基地来完成。因为它是半开放结构，直接管路对管路就行了，不需要搞大面积的干燥房，所以这是半开放电池一个很大的优势，相当于是一个颠覆性产业链新模式，所以我们说为什么一定是全产业链的本征安全。

特别是在国际方面，运输的时候不要像今天的锂电池，要么以电池的形式运输，要么以储能电池系统集装箱的形式运输，这些都发生过轮船、码头、道路的着火事件，这个模式必须改掉。

怎么改？我们可以通过发展半开放电池的产业模式，未注液电芯部件制造后，再千里迢迢地安全运输到储能应用基地，特别是运输到国外，可以很好地解决关于原产地证明问题，也符合中国商务部关于禁止部分先进技术出口的规定。

以上是我今天的报告，半开放储能锂离子电池如何实现全产业链的本征安全，谢谢各位！