中国储能网讯：在“碳达峰、碳中和”的背景下，浸没式液冷技术是具有良好应用前景的锂离子电池热管理技术之一。在新一代热管理系统中，锂离子电池热失控诱导火灾依然是一个重大的安全隐患。本文全面梳理了当前浸没式液冷技术的研究进展,分析了浸没条件下锂离子电池热灾害的多种模式，提出锂离子电池新型热灾害的研究趋势。首先，介绍了浸没式液冷技术及其优劣势、液冷方法以及液冷介质，重点介绍了相变液冷技术以及部分常用液冷剂的物性参数；其次，梳理了近年来浸没式液冷技术的进展与政策；再次，从浸没条件下锂离子电池老化、热失控以及二次灾害等方面对浸没条件下新型锂离子电池热灾害的模式进行了深入分析和讨论，并指出现有研究存在的不足；最后,提出未来浸没式液冷条件下，新型锂离子电池安全防护技术研究的发展方向。文章有助于提升浸没条件下锂离子电池组热安全性，增强热灾害发生后的应急能力。
关键词：锂离子电池；火灾；液冷剂；浸没式液冷技术；新型热灾害模式
项目基金：北京市科技新星计划项目（Z211100002121102）；天津市多元投入重点项目（22JCZDJC00900）；工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室开放课题（2023KLIB02）
研究意义
随着锂离子电池浸没式液冷热管理系统的大量推广以及应用，针对浸没条件下的锂离子电池热特性进行研究具有重要意义，此类研究有助于进一步了解浸没条件下锂离子电池可能发生的热灾害以及灾害特性，有助于提升灾前防范能力与灾后应急处理水平，为未来浸没式液冷技术的发展指明方向。
研究重点：锂离子电池浸没条件下新型热灾害模式
1）锂离子电池浸没条件下老化
浸没液冷下锂离子电池将直接接触液冷剂，可能会加快电池老化甚至腐蚀破裂。
图1 浸没液冷下锂离子电池腐蚀破裂
2）锂离子电池浸没条件下热失控
浸没式液冷系统的应用不能避免电池热失控灾害的发生，只能从一定程度上减弱热失控程度并减缓热失控在电池组内的传播。
图2 浸没液冷下锂离子电池热失控传播
3）液冷剂二次灾害
锂离子电池组周围的液冷剂吸收热失控时产生的大量热量可能会发生汽化、热解等反应，增加浸没液冷系统的潜在危险性。
图3 液冷剂汽化、热解
4）可燃气体二次灾害
锂离子电池热失控时，常伴随有各种物质从电池中喷射出来，包括气体、液体和固体。其中气体喷射产物主要含有二氧化碳、一氧化碳、氢气和短链烃，大部分为可燃物质。这些可燃气体产物在液冷系统的受限空间内聚集到达爆炸极限时，遇高温将会在密闭空间内发生严重的二次爆炸灾害。
图4 锂离子电池热失控产生可燃气体大量聚集
研究基础：浸没式锂离子电池冷却技术
锂离子电池浸没式液冷技术的优劣分析如表1所示。锂离子电池浸没液冷技术包含多种方式，如图5所示。其中相变液冷技术如图6所示。
图5 浸没液冷技术示意图
图 6 相变液冷系统工作示意图
研究结论
1）锂离子电池老化会对电池性能以及热失控特性产生影响，为提升浸没式锂离子电池组的热安全性，为浸没式液冷系统短期和长期的技术可行性和效率提出指导性建议，亟须对浸没条件下锂离子电池的老化机理以及老化对浸没条件下热失控灾害的影响开展深入研究。
2）为加强对浸没条件下锂离子电池热灾害传播特性的了解，助力性能更好的浸没式液冷剂的遴选以及更好地掌握浸没条件下锂离子电池组热失控特性以及传播规律，提升消防安全，定量研究浸没条件下锂离子电池热失控的传播特性具有一定必要性。
3）为提升浸没冷却系统整体安全性，深入研究浸没条件下锂离子电池热失控时高温对周围液冷剂的影响、浸没条件下锂离子电池热失控产生烟气成分与特性、混合气体在受限空间内爆燃爆炸特性是未来的研究趋势之一。
4）针对浸没条件下锂离子电池发生热灾害时的应对措施以及相关处理技术进行研究具有重要意义，如浸没条件下锂离子电池热失控后灭火剂的遴选、系统的泄压设计以及混合可燃气体的处置技术等。
