CN109568870A - 能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法 - Google Patents

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张青松
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罗星娜
白伟
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Abstract

一种能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法。添加剂由以重量百分比计下列组分组成：氟碳表面活性剂0.16—0.24、碱金属盐1.5—2.5、热敏物质0.28—0.34、碳氢表面活性剂0.12—0.24、有机溶剂15和余量水。本发明优点：制备方法简单，只需将各组分充分搅拌便可，且添加剂性能较为稳定，成本低廉。添加剂使用氟碳表面活性剂来减少细水雾雾滴表面张力，较少雾滴直径来增强细水雾物理吸热的作用，并且氟碳表面活性剂可以在较低浓度时达到较好的增强作用。碳氢表面活性剂不仅具备表面活性剂特性还具备乳化剂作用，但其用量较少，故所产生的泡沫非常少，可减少对火灾处设备的污染，且使用成分对人体无害。

Description

能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法
技术领域
本发明属于细水雾灭火技术领域，特别是涉及一种能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法。
背景技术
锂离子电池的应用范围越来越广泛，但在挤压、穿刺、过热等滥用情况下，锂离子电池可能会发生内短路并产生热失控。目前，18650型锂离子电池已广泛应用于个人消费电子产品和电动运载工具中，使用和运输时锂离子电池数量巨大，任何一节电池发生热失控都有可能向周围电池传递，导致出现连续的热失控现象，从而造成难以估量的损失。
使用大量的水使锂电池降温是当前普遍认同的控制锂电池热失控传播的抑制措施。美国联邦航空局较早开展实验，证实了即使灭火高效的哈龙灭火剂也只能短暂扑灭火焰而无法抑制锂电池火灾的复燃，因此对抑制锂电池热失控传播无效，而使用水降温可起到显著抑制效果。细水雾可通过冷却、降低氧化剂浓度以及衰减热辐射等多种物理作用相结合的方法来共同达到灭火效果，并可避免水灭火剂对锂电池使用或运输时的供电或运输设备造成损害。
目前常用的细水雾添加剂大致分为二类：第一类为无机盐类添加剂，主要是碱金属盐为主，包括：NaCl、FeCl2、KHCO3、NH4H2PO4等，该类添加剂由于在水中易电离差生大量的金属离子，可能会对储存设备或仪器造成损害；第二类为改变细水雾物理性质的有机物，如表面活性剂、抗冻剂和粘性剂等，而该类添加剂不存在化学灭火作用，对于提高细水雾灭火效率十分有限。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂由以重量百分比计的下列组分组成：
其中，氟碳表面活性剂采用CF3CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)2-CF(CF3)CONH(CH2)3N+(C2H5)CH3I-，(简称FC-4)；碱金属盐采用乳酸钠；热敏物质采用尿素；碳氢表面活性剂采用三乙醇胺；有机溶剂采用N,N-二甲基甲酰胺。
本发明提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂的制备方法是：将上述有机溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、热敏物质和碱金属盐按比例称量后依次加入到水中，充分搅拌直至形成透明溶液，即可制成所述的细水雾复合添加剂。
本发明提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂中主要包括以下几类组分：第一类是氟碳表面活性剂，主要是降低雾滴表面张力，促进雾滴在物体表面形成一层水膜，从而阻断温度继续升高。第二类是碱金属盐，主要通过捕获火焰中的自由基来阻断燃烧链式反应的继续；第三类是热敏物质，在高温环境中可以分解吸热，并释放出惰性气体来稀释氧浓度。
本发明提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂及制备方法具有如下优点：
一、制备方法简单，只需要将各组分充分搅拌便可完成制备过程，且添加剂性能较为稳定，成本低廉。
二、添加剂使用氟碳表面活性剂来减少细水雾雾滴表面张力，较少雾滴直径来增强细水雾物理吸热的作用，并且氟碳表面活性剂可以在较低浓度时达到较好的增强作用。
三、碳氢表面活性剂不仅具备表面活性剂特性还具备乳化剂作用，但其用量较少，故所产生的泡沫非常少，可减少对火灾处设备的污染，且使用成分对人体无害。碱金属盐对设备的腐蚀性较小。尿素属于受热易分解物质，不仅可降低温度，所产生的NH3和CO2属于惰性气体，因此还能起到稀释氧浓度的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
本实施例提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂由以重量百分比计的下列组分组成：
组分 添加量，g
FC-4 0.16
尿素 0.32
乳酸钠 2.5
三乙醇胺 0.12
N,N-二甲基甲酰胺 15
水 81.9
制备方法是：首先将15g的N,N-二甲基甲酰胺加入到81.9g的水中，进行充分搅拌而制成水溶液；然后在上述水溶液中依次加入0.16g的FC-4、0.12g的三乙醇胺、0.32g的尿素和2.5g的乳酸钠，再次充分搅拌直至全部溶解而形成透明溶液，即可制成100g所述的细水雾复合添加剂。
实施例2：
本实施例提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂由以重量百分比计的下列组分组成：
组分 添加量，g
FC-4 0.18
尿素 0.3
乳酸钠 1.5
三乙醇胺 0.16
N,N-二甲基甲酰胺 15
水 82.86
制备方法是：首先将15g的N,N-二甲基甲酰胺加入到82.86g的水中，进行充分搅拌而制成水溶液；然后在上述水溶液中依次加入0.18g的FC-4、0.16g的三乙醇胺、0.3g的尿素和1.5g的乳酸钠，再次充分搅拌直至全部溶解而形成透明溶液，即可制成100g所述的细水雾复合添加剂。
实施例3：
本实施例提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂由以重量百分比计的下列组分组成：
组分 添加量，g
FC-4 0.2
尿素 0.34
乳酸钠 2.0
三乙醇胺 0.2
N,N-二甲基甲酰胺 15
水 82.26
制备方法是：首先将15g的N,N-二甲基甲酰胺加入到82.26g的水中，进行充分搅拌而制成水溶液；然后在上述水溶液中依次加入0.2g的FC-4、0.2g的三乙醇胺、0.34g的尿素和2.0g的乳酸钠，再次充分搅拌直至全部溶解而形成透明溶液，即可制成100g所述的细水雾复合添加剂。
为了验证本发明提供的能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂的效果，本发明人分别取9ml和15ml上述实施例1制备的细水雾复合添加剂并分别加入到291ml和285ml蒸馏水中，配置成两种300ml且添加剂浓度分别为3％和5％的实验用含细水雾复合添加剂的细水雾溶液，同时以纯水细水雾作为对照例，利用两种细水雾溶液进行了锂离子电池热失控的抑制实验，实验结果分别见表1和表2。
表1
添加剂 质量分数/％ 降温速率/(℃/s)
纯水细水雾 ---- 2.43
含复合添加剂的细水雾溶液 3％ 9.49
表2
添加剂 质量分数/％ 降温速率/(℃/s)
纯水细水雾 ---- 2.43
含复合添加剂的细水雾溶液 5％ 8.83
从上述实验结果可以看出，采用本发明提供的细水雾复合添加剂制成的细水雾溶液，降温速率是采用纯水细水雾的4-5倍。当添加剂浓度为3％时，其抑制效果较好，降温速率为纯水细水雾的5倍。并且加入细水雾复合添加剂后均未发生第二节电池热失控现象。
此细水雾添加剂可以用于控制锂离子电池所引发的火灾，在航空领域同样有一定的适用性，此细水雾添加剂加入后可以形成稳定、透明的液体且产生较少的泡沫，对环境以及仪器设备基本无污染，可作为哈龙灭火剂的替代品。

Claims (2)

1.一种能抑制锂离子电池热失控的细水雾复合添加剂，其特征在于：所述的细水雾复合添加剂由以重量百分比计的下列组分组成：
其中，氟碳表面活性剂采用CF3CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)2-CF(CF3)CONH(CH2)3N+(C2H5)CH3I-；碱金属盐采用乳酸钠；热敏物质采用尿素；碳氢表面活性剂采用三乙醇胺；有机溶剂采用N,N-二甲基甲酰胺。
2.一种如权利要求1所述细水雾复合添加剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法是：将上述有机溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、热敏物质和碱金属盐按比例称量后依次加入到水中，充分搅拌直至形成透明溶液，即可制成所述的细水雾复合添加剂。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110478842A (zh) * 2019-06-28 2019-11-22 浙江南都电源动力股份有限公司 锂电用复合灭火剂
CN111840879A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 南京工业大学 抑制锂离子电池火灾的非导电型超细水雾灭火剂及制备方法
CN112169242A (zh) * 2020-11-30 2021-01-05 河南理工大学 一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂
CN115671640A (zh) * 2022-08-30 2023-02-03 北京理工大学 一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS628426B2 (zh) * 1985-09-21 1987-02-23 Daikin Kogyo Co Ltd
CN1634622A (zh) * 2003-12-26 2005-07-06 中国科学技术大学 一种用于细水雾灭火的添加剂
CN102657924B (zh) * 2012-04-12 2014-10-01 中国科学技术大学苏州研究院 一种新型细水雾添加剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS628426B2 (zh) * 1985-09-21 1987-02-23 Daikin Kogyo Co Ltd
CN1634622A (zh) * 2003-12-26 2005-07-06 中国科学技术大学 一种用于细水雾灭火的添加剂
CN102657924B (zh) * 2012-04-12 2014-10-01 中国科学技术大学苏州研究院 一种新型细水雾添加剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张青松等: "含复合添加剂细水雾抑制锂电池火灾效果分析", 《消防科学与技术》 *
张青松等: "细水雾添加剂抑制锂电池火灾最佳浓度研究", 《中国安全生产科学技术》 *
纪欢乐等: "新型细水雾添加剂成分对灭火性能影响研究", 《中国工程科学》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110478842A (zh) * 2019-06-28 2019-11-22 浙江南都电源动力股份有限公司 锂电用复合灭火剂
CN111840879A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 南京工业大学 抑制锂离子电池火灾的非导电型超细水雾灭火剂及制备方法
CN112169242A (zh) * 2020-11-30 2021-01-05 河南理工大学 一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂
CN112169242B (zh) * 2020-11-30 2022-04-26 河南理工大学 一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂
CN115671640A (zh) * 2022-08-30 2023-02-03 北京理工大学 一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂及其制备方法
CN115671640B (zh) * 2022-08-30 2023-11-24 北京理工大学 一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂及其制备方法

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