引言

扑救锂离子电池火灾是目前的技术难点。现有研究表明，使用全氟己酮等气体灭火介质可快速熄灭电池明火，但电池仍长时间维持在较高的温度。因此，针对锂离子电池灭火后持续高温的问题，我们开发并验证了一种新型的锂离子电池灭火与降温策略，即采用全氟己酮灭火系统与细水雾灭火系统的联合作用快速熄灭电池明火，并在灭火后迅速对电池进行降温，从而抑制电池复燃和热失控传播。

研究内容

火灾科学国家重点实验室王青松课题组实验研究了全氟己酮（C6F12O）与细水雾联合作用对锂离子电池灭火和降温的效果，为锂离子电池系统的消防设计提供了重要理论依据和技术支撑。

研究结果与讨论

本项工作中，我们研究了C6F12O灭火剂和不同工况细水雾联合作用时对热失控电池的高效灭火与快速降温性能，主要结果如下：

（1）全氟己酮和细水雾的联合作用可快速熄灭热失控电池的明火并降低灭火后电池的温度；且复合系统的降温效果明显优于单一的全氟己酮或细水雾系统，如图1所示。

图1 使用全氟己酮&细水雾复合系统与不施加抑制、全氟己酮抑制，细水雾抑制实验工况下电池的温度变化规律比较。

（2）实验中，通过硬件设计结合软件编程实现全氟己酮和细水雾复合系统的联动设计，改变全氟己酮和细水雾系统的释放间隔，依此模拟实践中细水雾在大规模储能电站远距离运输中可能产生释放延迟的问题。我们发现两系统施加的时间间隔将影响复合系统的降温效果，即随着施加时间间隔的增加，复合系统对热失控电池的降温效果变差。如图2所示。

图2 全氟己酮灭火系统与细水雾灭火系以不同间隔释放时电池的温度变化规律

（3）通过研究不同工作压力下细水雾对热失控电池的降温效果，发现随着细水雾工作压力的增加，其降温效果越优异，如图3所示。

图3 不同工作压力下细水雾对热失控电池的冷却效果比较

（4）进一步，为了改良细水雾的灭火与降温性能，本文还研究了含有盐类添加剂和表面活性剂的细水雾的降温效果。结果表明，含有KHCO3和K2C2O4•H2O添加剂的细水雾表现出较好的灭火和降温效果，而含有十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂和FS3100氟类非离子表面活性剂的细水雾的灭火和降温效果则较差，如图4所示。

图4 含不同添加剂的细水雾对热失控电池的冷却效果比较

成果简介

以上研究发表在Journal of Energy Storage期刊上，刘昱君为论文第一作者，王青松为通讯作者

Yujun Liu, Qiangling Duan, Jiajia Xu, Huang Li, Jinhua Sun, Qingsong Wang*.Experimental study on a novel safety strategy of lithium-ion battery integrating fire suppression and rapid cooling. Journal of Energy Storage, 28 (2020) 101185