以其能量密度高與週期壽命長的優點，在工業、儲能和日常生活中得到了廣泛的應用。然而，不同濫用工況導致的熱失控仍對儲能造成挑戰。從誘發電池熱失控的宏觀條件出發，造成熱失控的主要誘因分爲：機械濫用，包括、擠壓導致的電池變形；熱濫用，外部過熱環境誘發電芯內部隔膜溶解；電濫用，包括過充電、過放電等濫用條件電池內部產生枝晶體，刺穿隔膜。這些誘因都會導致電池內短路產熱繼而發生熱失控。

電池內部的固體電解質界面(solid electrolyte interphase, SEI)熔化後，負極與電解質發生反應，導致正極和電解質同時，進而使電池發生內短路。整個過程使電池內部產生熱量，加速熱失控過程，使熱失控速度加快。大量實驗和實例表明，的熱失控過程反應劇烈、發生迅速。從電芯SEI膜的熔解到熱失控過程結束，當能量密度越高、熱故障越劇烈時，溫升速率可達10 ℃/s，溫度變化約400 ℃。當能量密度較低、熱故障較輕微時，溫升速率可達到1 ℃/s，溫度變化約爲200 ℃。

由於突出的能量特性，熱失控過程會發生劇烈的產熱反應，此外電池內部發生的副反應會產生大量可燃氣體，這些氣體與空氣中的氣結合，在高溫狀態下點燃，從而發生和火災。由於儲能系統應用的具有規模集羣特點，單體電池熱失控發生後會進一步在整個電池箱乃至整個儲能系統中迅速蔓延，形成鏈式燃燒和反應。爲了好地防止熱失控，廣泛採集和利用熱失控過程中的特徵信號並採取相應的預方法，對儲能的發展重要。

熱失控反應過程快速劇烈，並且具有一定的蔓延特性。傳統預方法以、煙霧感測器爲核心，由於精度、處理速度和熱失控本身變化規律的限制，使其無法在發生熱失控的早期得到準確的檢測結果，導致以溫度及煙霧特徵檢測爲目標的預方法只能在熱失控過程的中後期進行有效響應。爲了實現熱失控檢測的時效性和準確性，沃特華一直致力於熱失控早期的特徵變化的研究。

除了熱失控後期產生的煙霧以外，熱失控常常伴隨着H2、CO和其他在電解質中產生的揮發性有機物。分析熱失控早期產氣構成並採用對應的感測器進行預也是目前主流的熱失控早期檢測手段。

由於電池材料和狀態經常存在差異，Golubkov等以不同正極材料的圓柱爲對象，在熱濫用工況下進行實驗研究電池產氣噴發行爲，發現失效過程中存在兩次噴閥現象；並對產氣成分展開氣相色譜定量檢測，結果表明NCM和LFP電池失效產氣的主要成分爲CO2和H2。

特徵氣體與煙霧

電池在熱失控過程中產生CO、H2、HF、各種烴類等，這些特徵氣體的出現，會導致周圍環境中該氣體的濃度迅速增高，採用對應的感測器對這些氣體以及煙霧進行監測也是目 種很重要的監測手段。

我們通過對不同正極材料的的熱失控特性進行研究，發現正極材料分別爲三元材料、錳酸材料以及 鐵材料的電池，出現着火時表面測得的溫度分別僅爲56.3 ℃、75.2 ℃以及120.4 ℃，而電池熱失控早期都會產生冒煙的現象，所產生的小分子特徵氣體濃度會由0驟增至幾百甚至幾千毫克每立方米。因而相較於溫度參數，電池熱失控生成的特徵氣體適合做預的判斷依據。

沃特華提供熱失控感測器、電流感測器、、煙溫感、系統主機在內的一體化解決方案。

電氣火災是儲能電站需要惕的隱患。在電流傳輸過程中，短路、過載等情況都有可能形成局部高溫，導致電氣設備中的可燃物不慎點燃。基於此，沃特華電流感測器可設置在標準儲能櫃中，對高壓主迴路的電流資訊進行實時監控，儘早發現並解決電路故障，使隱患“無處可藏”。

沃特華也開發了基於可靠電化學及催化氣體感測的及系統，可聯動消防系統對熱失控反應產生的可燃氣體進行探測。

針對儲能消防，沃特華複合型VEWFD超早期煙霧預系統是由全球研發團隊通過對熱失控進行深入研究後開發的。該系統中的特殊感測器可用於檢測電解液中的早期揮發氣體，使其能在熱失控發生的6分鍾前發出預。這一技術的引入地降低了潛在風險，提高了儲能系統的性。

電池艙火災特點及形勢

儲能電池艙內若處於過熱、過充、短路等情況發生時，電池內部會因熱量積聚而發生熱失控，從而引起火災甚至發生事故。通常單個電池發生，若得不到有效控制，則極易引發火災，繼而在電池間、電池櫃間甚至是整個儲能電池艙之間傳播蔓延，且在自燃同時會釋放氣，從而出現復燃現象，造成大規模的火災甚至。

在火災探測方面，沃特華採用了全新一代複合型VEWFD超早期煙霧預系統，爲新能源製造、生產、存儲及儲能電站等場所提供超早期火災預；沃特華複合型VEWFD超早期煙霧預系統採用雙光源多氣體感測器複合型探測技術及基於WTH EFD SYSTEM 2.0強大後臺管理系統；VEWFD超早期煙霧預系統集成：溼度感測器、溫感感測器、CO、H2、有毒有害氣體感測技術，實現對及儲能倉內部溫度和等關鍵指標的實時監測。現場VEWFD超早期煙霧預探測器通過4G、WiFi或485通訊方式連接至監控中心，確保資訊的實時傳輸和處理。通過綜合演算法進行判斷，實現對整個電池熱失控火災風險的全面監控。

熱失控初期：可以根據電量和溫度變化初步判斷電池開始出現熱失控跡象。

熱失控早期：該階段電池電極溫度明顯變化，而且已經有熱解氣體釋放。合理設置電池表面溫度探測器和均能有效探測電池熱失控特徵，及時採取處置措施。該階段是VEWFD超早期煙霧預探測器對熱失控進行熱失控探測預的階段。

熱失控中期：電池表面溫度明顯升高，泄壓閥打開，同時熱解出含有大量可燃性氣體的氣溶膠。在這一階段VEWFD超早期煙霧預探測器是對溫度進行探測還是對熱解氣體探測。

熱失控後期：即進入了完全的失控狀態，一旦進入該階段，大量的濃煙產生，部分電池也會產生火焰、轟燃。應該說災害已經發生，需要考慮的就只剩下如何防止災害擴大了。

VEWFD超早期煙霧預系統在 時間發現隱患。即在熱失控初期或早期階段完成隱患預探測。

根據熱失控各階段可探測特徵，對電極溫度或電池熱解出的微量氣體進行探測，並設置合適的報設定值，均可在電池熱失控早期發現熱失控隱患，VEWFD超早期煙霧預系統需要採集所有電池的電極溫度，因此需要合適的。對熱解出的微量氣體探測，則需要靈敏度較高且可靠性高的氣體感測器，同時對的設置也有較高要求。

VEWFD超早期煙霧預系統對表面溫度進行探測，並設置合適的報條件，可以在熱失控早期偏後階段完成對熱失控隱患探測，並在發出報信號後爲應急處置提供足夠的應急處置時間。比對熱失控中期氣體探測報時間提前很多，適用於對所有類型的熱失控隱患預探測。

隨着溫度和壓力升高，電池在其泄壓閥打開後直接進入了熱失控中期階段，此時大量的氣體伴隨着熱氣流經泄壓口涌出。VEWFD超早期煙霧預系統採用對熱解出來的各類氣體進行探測，並設置合適的報設定值實現對熱失控火災預探測。

VEWFD超早期煙霧預系統確定了合適的火災隱患報設定值，且某些原理和規格的熱失控發展相對較緩、熱失控中期持續時間較長，同時部分類型的在報聯動斷電後具有延緩或終止熱失控進程特性，也能保證火災自動報系統發出火災隱患預信號後，應急處置人員有充足的時間排除隱患。

由於不同原理的的熱失控特性和相同原理、不同規格的的熱失控特性差異都非常大，甚至相同原理、相同規格而不同生產企業的的熱失控特性也有很大差別，同時由於電池組製冷方式不同也導致熱失控釋放出的熱解粒子分佈差異很大，所以真正做好消防系統對儲能系統運行保障防護前，必須先獲取該儲能系統選用的特性和電池組安裝方式特性。

VEWFD超早期煙霧預系統具有以下顯著特點：

首先，它具備高靈敏度，主動式探測。儲能消防能夠準確感知環境溫度的變化和熱解粒子揮發物異常，有效避免漏報和誤報現象，確保火災隱患得到及時發現。

其次，它具備智慧化功能。探測器內置了強大的數據處理和分析系統，能夠對監測資料進行實時分析，預測火災風險，爲消防部門提供有針對性的預防措施。

此外，VEWFD超早期煙霧預系統還具備RS485和量通訊功能。它可以與其他消防設備實現無縫連接，形成一個完整的火災報系統。當發生火災時，探測器可以迅速將火資訊傳遞給消防中心和相關部門，實現快速響應和救援。

在製造工廠，複雜的電氣設計對提出了要求。傳統的點式煙霧探測器響應速度較慢，難以滿足電池工廠的快速響應需求。 VEWFD超早期煙霧預系統憑藉其技術優勢，在實現早期預的同時將干擾報降低，爲製造工廠帶來可靠保護：

靈活的空氣採樣分析：VEWFD超早期煙霧預系統通過空氣採樣管網不斷從保護區域抽出空氣，並通過吸氣泵主動吸入探測器，準確分析稀薄的煙霧，爲干預贏得時間，大程度消除了疏散需求。

定點定址功能：VEWFD超早期煙霧預系統定點定址功能特性，意味着它甚至能在資料櫃內部提供探測。

設計靈活性：探測管上的採樣孔意味着它的部署可滿足複雜的設計要求，同時 VEWFD超早期煙霧預系統有多種探測器可供選擇，可在各種應用中大顯身手。

減少維護成本：VEWFD超早期煙霧預系統具備集中式測試和維護的能力，維修和測試可在探測單元處進行。還提供對受限區域的可見性和遠程訪問，無需接觸或提升沉重的設備。

VEWFD超早期煙霧預系統，憑藉其專業科技和優勢保護人員與資產、維持業務運營不間斷、減輕造成的經濟損失和品牌影響，爲製造工廠築起堅固的火災防線，有力推動電化學儲能行業的穩健前行。