引言

撲救鋰離子電池火災是目前的技術難點。現有研究表明，使用全氟己酮等氣體滅火介質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高溫的問題，我們開發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與細水霧滅火系統的聯合作用快速熄滅電池明火，并在滅火后迅速對電池進行降溫，從而抑制電池復燃和熱失控傳播。

研究內容

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

研究結果與討論

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

（1）全氟己酮和細水霧的聯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；且復合系統的降溫效果明顯優于單一的全氟己酮或細水霧系統，如圖1所示。

圖1使用全氟己酮&細水霧復合系統與不施加抑制、全氟己酮抑制，細水霧抑制實驗工況下電池的溫度變化規律比較。

（2）實驗中，通過硬件設計結合軟件編程實現全氟己酮和細水霧復合系統的聯動設計，改變全氟己酮和細水霧系統的釋放間隔，依此模擬實踐中細水霧在大規模儲能電站遠距離運輸中可能產生釋放延遲的問題。我們發現兩系統施加的時間間隔將影響復合系統的降溫效果，即隨著施加時間間隔的增加，復合系統對熱失控電池的降溫效果變差。如圖2所示。

圖2全氟己酮滅火系統與細水霧滅火系以不同間隔釋放時電池的溫度變化規律

（3）通過研究不同工作壓力下細水霧對熱失控電池的降溫效果，發現隨著細水霧工作壓力的增加，其降溫效果越優異，如圖3所示。

圖3不同工作壓力下細水霧對熱失控電池的冷卻效果比較

（4）進一步，為了改良細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水霧的降溫效果。結果表明，含有KHCO3和K2C2O4?H2O添加劑的細水霧表現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含不同添加劑的細水霧對熱失控電池的冷卻效果比較

成果簡介

以上研究發表在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