引言

撲救鋰離子電池火災(zāi)是目前的技術(shù)難點?，F(xiàn)有研究表明，使用全氟己酮等氣體滅火介質(zhì)可快速熄滅電池明火，但電池仍長時間維持在較高的溫度。因此，針對鋰離子電池滅火后持續(xù)高溫的問題，我們開發(fā)并驗證了一種新型的鋰離子電池滅火與降溫策略，即采用全氟己酮滅火系統(tǒng)與細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的聯(lián)合作用快速熄滅電池明火，并在滅火后迅速對電池進(jìn)行降溫，從而抑制電池復(fù)燃和熱失控傳播。

研究內(nèi)容

火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室王青松課題組實驗研究了全氟己酮（C6F12O）與細(xì)水霧聯(lián)合作用對鋰離子電池滅火和降溫的效果，為鋰離子電池系統(tǒng)的消防設(shè)計提供了重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

研究結(jié)果與討論

本項工作中，我們研究了C6F12O滅火劑和不同工況細(xì)水霧聯(lián)合作用時對熱失控電池的高效滅火與快速降溫性能，主要結(jié)果如下：

（1）全氟己酮和細(xì)水霧的聯(lián)合作用可快速熄滅熱失控電池的明火并降低滅火后電池的溫度；且復(fù)合系統(tǒng)的降溫效果明顯優(yōu)于單一的全氟己酮或細(xì)水霧系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1使用全氟己酮&細(xì)水霧復(fù)合系統(tǒng)與不施加抑制、全氟己酮抑制，細(xì)水霧抑制實驗工況下電池的溫度變化規(guī)律比較。

（2）實驗中，通過硬件設(shè)計結(jié)合軟件編程實現(xiàn)全氟己酮和細(xì)水霧復(fù)合系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計，改變?nèi)和图?xì)水霧系統(tǒng)的釋放間隔，依此模擬實踐中細(xì)水霧在大規(guī)模儲能電站遠(yuǎn)距離運輸中可能產(chǎn)生釋放延遲的問題。我們發(fā)現(xiàn)兩系統(tǒng)施加的時間間隔將影響復(fù)合系統(tǒng)的降溫效果，即隨著施加時間間隔的增加，復(fù)合系統(tǒng)對熱失控電池的降溫效果變差。如圖2所示。

圖2全氟己酮滅火系統(tǒng)與細(xì)水霧滅火系以不同間隔釋放時電池的溫度變化規(guī)律

（3）通過研究不同工作壓力下細(xì)水霧對熱失控電池的降溫效果，發(fā)現(xiàn)隨著細(xì)水霧工作壓力的增加，其降溫效果越優(yōu)異，如圖3所示。

圖3不同工作壓力下細(xì)水霧對熱失控電池的冷卻效果比較

（4）進(jìn)一步，為了改良細(xì)水霧的滅火與降溫性能，本文還研究了含有鹽類添加劑和表面活性劑的細(xì)水霧的降溫效果。結(jié)果表明，含有KHCO3和K2C2O4?H2O添加劑的細(xì)水霧表現(xiàn)出較好的滅火和降溫效果，而含有十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑和FS3100氟類非離子表面活性劑的細(xì)水霧的滅火和降溫效果則較差，如圖4所示。

圖4含不同添加劑的細(xì)水霧對熱失控電池的冷卻效果比較

成果簡介

以上研究發(fā)表在JournalofEnergyStorage期刊上，劉昱君為論文第一作者，王青松為通訊作者

YujunLiu,QianglingDuan,JiajiaXu,HuangLi,JinhuaSun,QingsongWang*.Experimentalstudyonanovelsafetystrategyoflithium-ionbatteryintegratingfiresuppressionandrapidcooling.JournalofEnergyStorage,28(2020)101185