CN109999398A - 可扑灭锂电池火的灭火剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可扑灭锂电池火的灭火剂及制备方法，按照质量百分比计所述气溶灭火剂的组分包括：氧化剂70～80%，可燃剂5～10%，改性剂10～20%，以及粘合剂3～5%；所述氧化剂为硝酸钾，或硝酸钾与亚硝酸钾、硝酸胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵、氧化钾中一种以上的混合物。相对于现有技术，本发明能缩短喷射时间，提升灭火效率，快速抑制动力电池火的初期火情。
Description
技术领域
本发明涉及消防工程灭火剂技术领域，尤其涉及一种可扑灭锂电池火的灭火剂及制备方法。
背景技术
近年来，随着新能源汽车以及储能电池的大力推广，可见动力电池行业已经成为我国重点发展的一个新兴行业。然而，与其他燃料能源不同，动力电池在充放电的过程中时常有自燃、爆燃等事故，让业界不得不重新审视动力电池安全。
从事故类型上分析，动力电池发生自燃通常有高温、外力作用、自身老化、过度充电等原因。动力锂电池通常都是组合使用，因此，一旦发生火灾，其扩散蔓延速度非常快。如何将动力电池火情在初期进行探测、控制，并防止复燃，避免更大的财产和生命损失，成为行业关注的首要问题。
动力电池组火灾在分类上，属于A、D、E类复合型火灾，特别其中的D类金属火灾，历来就是灭火中的难点，特别是在动力电池的充放电的使用环境中。从理论上而言，想绝对的扑灭电池的燃爆火灾是不可能的，但是若是可以在电池起火的初段能快速抑制甚至是扑灭火情，对于生命和财产的安全都有巨大的意义。
目前的消防设备喷射时间长，灭火效率低，不能快速抑制初期火情。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种可扑灭锂电池火的灭火剂及制备方法, 旨在缩短喷射时间，提升灭火效率，以快速抑制初期火情。
为实现上述目的，本发明提供一种可扑灭锂电池火的灭火剂，按照质量百分比计所述气溶灭火剂的组分包括：
氧化剂70～80％，可燃剂5～10％，改性剂10～20％，以及粘合剂3～5％；
所述氧化剂为硝酸钾，或硝酸钾与亚硝酸钾、硝酸胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵、氧化钾中一种以上的混合物。
本发明的进一步的技术方案是，所述可燃剂为双氰胺、镁粉或六次甲基四胺中的一种或者两种以上的混合物。
本发明的进一步的技术方案是，所述改性剂为聚丙烯酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、氯化钾、聚丙烯酸钠、氯化钠、氯化铵、磷酸二氢铵中的一种或者两种以上的混合物。
本发明的进一步的技术方案是，所述粘合剂为酚醛树脂。
为实现上述目的，本发明还提出一种可扑灭锂电池火的灭火剂的制备方法，所述方法应用于如上所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，所述方法包括以下步骤：
S1、将粒径小于20μm的氧化剂、可燃剂和改性剂在50～80℃下干燥、混合，得到混合物；
S2、将所述混合物均匀投置于该混合物20℃的饱和溶液中，得到混合溶液；
S3、将步骤S1中得到的混合溶液以5℃/min均匀加热到100℃，并均匀搅拌30分钟，得到加热后的溶液；
S4、将步骤S3中得到的加热后的溶液以5℃/min的降温速度，降温到20℃，滤出析出的晶体，将所述晶体在50～80℃下干燥，得到干燥后的晶体；
S5、将步骤S4中得到的干燥后的晶体研磨30分钟，然后混合均匀，加入溶解在乙醇或丙酮中的酚醛树脂，充分混合均匀，利用筛网造粒，得到造粒后的材料；
S6、将步骤S5中得到的造粒后的材料在50～80℃下干燥，得到干燥后的材料；
S7、将步骤S6中得到的干燥后的材料进行模压成型，得到可扑灭锂电池火的灭火剂。
本发明的进一步的技术方案是，所述步骤S1之前还包括：
对氧化剂原材料、可燃剂原材料、以及改性剂原材料进行研磨处理，得到粒径为小于20μm的氧化剂、可燃剂、以及改性剂。
本发明的进一步的技术方案是，步骤S5中的筛网为100目筛网。
本发明的有益效果是：(1)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂燃烧稳定且燃烧极快，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、可达到快速抑制动力电池初期火情的目的，以金属氧化物、硝酸化合物、硝基化合物为氧化剂，既可以满足成型的需求，又具有快速高效灭火特性；选用双氰胺、金属粉和六四甲基四氨等为可燃剂，具有燃烧稳定、防潮等优点，也可降低燃烧反应温度，减轻气溶胶灭火产品对冷却层的设计要求；以无机化合物或含钾、铵类的有机化合物为改性剂，特别是聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、氯化钠作为添加剂，可很好的起到扑灭动力电池火情的效果；
(2)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法工艺相对简单，混合效果显著。通溶液在高温溶解化合物，低温又结晶析出的方式，达到多种固体化合物很好的混合效果。其冷却过程中，化合物以离子混合配对的方式达到很好的共聚效果，从而实现产品的快速高效扑灭动力电池初期火情的效果。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对目前动力电池组火灾的复杂性和特殊性，本发明实施例提出一种可扑灭锂电池火的灭火剂，该可扑灭锂电池火的灭火剂具有喷射时间极短、灭火效率高的优点，可以快速抑制动力电池的初期火情。
适用于保护多种固定或移动目标的动力舱、控制间、发电机房、电池柜等设备。具有体积小巧、快速高效、安全易用、运维便捷、绿色环保等特点。在其他相对封闭的空间亦有很好的应用。
具体的，本发明提出的可扑灭锂电池火的灭火剂按照质量百分比计所述气溶灭火剂的组分包括：氧化剂70～80％，可燃剂5～10％，改性剂10～20％，以及粘合剂3～5％。
其中，氧化剂的质量百分比例如可以是70％、75％、80％，可燃剂的质量百分比例如可以是5％、7.5％、10％，改性剂的质量百分比例如可以是10％、15％、 20％，粘合剂的质量百分比例如可以是3％、4％、5％，但是并不仅限于所列举的数据，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述氧化剂为硝酸钾，或硝酸钾与亚硝酸钾、硝酸胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵、氧化钾中一种以上的混合物。
所述可燃剂为双氰胺、镁粉或六次甲基四胺中的一种或者两种以上的混合物。
所述改性剂为聚丙烯酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、氯化钾、聚丙烯酸钠、氯化钠、氯化铵、磷酸二氢铵中的一种或者两种以上的混合物。
所述粘合剂为酚醛树脂。
本发明可扑灭锂电池火的灭火剂的有益效果是：
(1)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂燃烧稳定且燃烧极快，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、可达到快速抑制动力电池初期火情的目的，以金属氧化物、硝酸化合物、硝基化合物为氧化剂，既可以满足成型的需求，又具有快速高效灭火特性；选用双氰胺、金属粉和六四甲基四氨等为可燃剂，具有燃烧稳定、防潮等优点，也可降低燃烧反应温度，减轻气溶胶灭火产品对冷却层的设计要求；以无机化合物或含钾、铵类的有机化合物为改性剂，特别是聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、氯化钠作为添加剂，可很好的起到扑灭动力电池火情的效果；
(2)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法工艺相对简单，混合效果显著。通溶液在高温溶解化合物，低温又结晶析出的方式，达到多种固体化合物很好的混合效果。其冷却过程中，化合物以离子混合配对的方式达到很好的共聚效果，从而实现产品的快速高效扑灭动力电池初期火情的效果。
为实现上述目的，本发明还提出一种可扑灭锂电池火的灭火剂的制备方法，所述方法应用于如上所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，所述方法包括以下步骤：
S1、将粒径小于20μm的氧化剂、可燃剂和改性剂在50～80℃下干燥、混合，得到混合物。
其中，可在50℃、或65℃、或80℃下进行干燥处理，但是并不仅限于所列举的数据，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
S2、将所述混合物均匀投置于该混合物20℃的饱和溶液中，得到混合溶液。
S3、将步骤S1中得到的混合溶液以5℃/min均匀加热到100℃，并均匀搅拌30分钟，得到加热后的溶液。
S4、将步骤S3中得到的加热后的溶液以5℃/min的降温速度，降温到20℃，滤出析出的晶体，将所述晶体在50～80℃下干燥，得到干燥后的晶体。
其中，可在50℃、或65℃、或80℃下进行干燥处理，但是并不仅限于所列举的数据，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
S5、将步骤S4中得到的干燥后的晶体研磨30分钟，然后混合均匀，加入溶解在乙醇或丙酮中的酚醛树脂，充分混合均匀，利用筛网造粒，得到造粒后的材料。
其中，具体实施时可以采用100目筛网造粒。
S6、将步骤S5中得到的造粒后的材料在50～80℃下干燥，得到干燥后的材料。
其中，可在50℃、或65℃、或80℃下进行干燥处理，但是并不仅限于所列举的数据，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
S7、将步骤S6中得到的干燥后的材料进行模压成型，得到可扑灭锂电池火的灭火剂。
其中，所述步骤S1之前还包括：
对氧化剂原材料、可燃剂原材料、以及改性剂原材料进行研磨处理，得到粒径为小于20μm的氧化剂、可燃剂、以及改性剂。
具体实施时，可以采用筒形球磨机对氧化剂原材料、可燃剂原材料、以及改性剂原材料进行研磨处理，得到粒径为小于20μm的氧化剂、可燃剂、以及改性剂。
下面通过举例对本发明可扑灭锂电池火的灭火剂的制备方法做进一步详细阐述。
需要说明的是，通过本发明可扑灭锂电池火的灭火剂的制备方法制备得到的可扑灭锂电池火的灭火剂的性能测试可以参考GA499.1-2010测试方法，测试所用灭火箱：尺寸为1m×1m×1m的正方体；材质是厚度为2mm的有机玻璃；其中正方体的一个侧面采用铰链结构可以自由开关。火源类型为单节的 18650电池，通过加热丝和过充方式让电池燃爆起火。灭火产品放置在灭火箱底部中下位火的对角处，利用电点火方式启动可扑灭锂电池火的灭火剂，灭火时间为气溶胶灭火介质产生开始到燃烧火焰被扑灭的时间。
实施例1：
本实施例中，以可扑灭锂电池火的灭火剂的组分总质量为100％(100g) 计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾60％(60g)、亚硝酸钾5％(5g)、硝酸胍5％(5g)、硝酸钠5％(5g)，六次甲基四胺3％(3g)、镁粉2％(2g)，聚丙烯酸钾8％(8g)、硫酸钾4％(4g)，磷酸二氢铵3％(3g)以及酚醛树脂 5％(5g)。
先将粒径小于20m的硝酸钾、亚硝酸钾、硝酸胍、硝酸钠，六次甲基四胺、镁粉，聚丙烯酸钾、硫酸钾，磷酸二氢铵在80℃下干燥，然后混合均匀，加入到20℃下该混合物质的饱和溶液中，将混合溶液以5℃/min均匀加热到100℃，均匀搅拌30分钟，再以5℃/min的降温速度，降温到20℃；利用过滤设备，滤出析出的晶体，在50～80℃下干燥，利用防爆粉碎机，研磨 30分钟；然后混合均匀，再加入溶解在10mL乙醇中的酚醛树脂，充分混合均匀后，利用100目网筛造粒，将造粒后的材料在80℃下干燥，再利用模具将干燥后的材料进行模压成药柱，得到所述可扑灭锂电池火的灭火剂。
将所制备的可扑灭锂电池火的灭火剂在1m3的灭火箱中进行性能从测试：可扑灭锂电池火的灭火剂可被电点火头点燃，100g药剂模压成Φ80mm×13mm 的药柱，燃烧时间为5s，电池火情扑灭时间为1s。
实施例2：
本实施例中，以所述可扑灭锂电池火的灭火剂的原料总质量为100％(100g) 计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾55％(55g)、氧化钾5％(5g)、硝酸铵5％(5g)、高氯酸铵5％(5g)，镁粉4％(4g)，双氰胺3％(3g)，聚丙烯酸钠8％(8g)、氯化钠7％(7g)、氯化铵5％(5g)以及酚醛树脂3％(3g)。
先将粒径小于20m的硝酸钾、氧化钾、硝酸铵、高氯酸铵，镁粉，双氰胺，聚丙烯酸钠、氯化钠、氯化铵在80℃下干燥，然后混合均匀，加入到 20℃下该混合物质的饱和溶液中，将混合溶液以5℃/min均匀加热到100℃，均匀搅拌30分钟；再以5℃/min的降温速度，降温到20℃，利用过滤设备，滤出析出的晶体，在50～80℃下干燥，利用防爆粉碎机，研磨30分钟；然后混合均匀，再加入溶解在10mL乙醇中的酚醛树脂，充分混合均匀后，利用100 目网筛造粒，将造粒后的材料在80℃下干燥，再利用模具将干燥后的材料进行模压成药柱，得到所述可扑灭锂电池火的灭火剂。
将所制备的可扑灭锂电池火的灭火剂在1m3的灭火箱中进行性能从测试：可扑灭锂电池火的灭火剂可被电点火头点燃，100g药剂模压成Φ80mm×13mm 的药柱，燃烧时间为6s，电池火情扑灭时间为1s。
实施例3：
本实施例中，以可扑灭锂电池火的灭火剂的原料总质量为100％(100g) 计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾70％(70g)、硝酸钡5％(5g)、高氯酸钾5％(5g)，六次甲基四胺2％(2g)，双氰胺4％(4g)，聚丙烯酸钾5％ (5g)、磷酸二氢钾2％(2g)、氯化钾3％(3g)以及酚醛树脂4％(4g)。
先将粒径小于20m的硝酸钾、硝酸钡、高氯酸钾，六次甲基四胺，双氰胺，聚丙烯酸钾、磷酸二氢钾、氯化钾在80℃下干燥，然后混合均匀，加入到20℃下该混合物质的饱和溶液中，将混合溶液以5℃/min均匀加热到 100℃，均匀搅拌30分钟；再以5℃/min的降温速度，降温到20℃，利用过滤设备，滤出析出的晶体，在50～80℃下干燥。利用防爆粉碎机，研磨30分钟；然后混合均匀，再加入溶解在10mL乙醇中的酚醛树脂，充分混合均匀后，利用100目网筛造粒，将造粒后的材料在80℃下干燥，再利用模具将干燥后的材料进行模压成药柱，得到所述可扑灭锂电池火的灭火剂。
将所制备的可扑灭锂电池火的灭火剂在1m3的灭火箱中进行性能从测试：可扑灭锂电池火的灭火剂可被电点火头点燃，100g药剂模压成Φ80mm×13mm 的药柱，燃烧时间为5s，电池火情扑灭时间为1s。
本发明可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法的有益效果是：
(1)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法工艺相对简单，混合效果显著。通溶液在高温溶解化合物，低温又结晶析出的方式，达到多种固体化合物很好的混合效果。其冷却过程中，化合物以离子混合配对的方式达到很好的共聚效果，从而实现产品的快速高效扑灭动力电池初期火情的效果；
(2)本发明可扑灭锂电池火的灭火剂燃烧稳定且燃烧极快，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、可达到快速抑制动力电池初期火情的目的，以金属氧化物、硝酸化合物、硝基化合物为氧化剂，既可以满足成型的需求，又具有快速高效灭火特性；选用双氰胺、金属粉和六四甲基四氨等为可燃剂，具有燃烧稳定、防潮等优点，也可降低燃烧反应温度，减轻气溶胶灭火产品对冷却层的设计要求；以无机化合物或含钾、铵类的有机化合物为改性剂，特别是聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、氯化钠作为添加剂，可很好的起到扑灭动力电池火情的效果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种可扑灭锂电池火的灭火剂，其特征在于，按照质量百分比计所述气溶灭火剂的组分包括：
氧化剂70～80％，可燃剂5～10％，改性剂10～20％，以及粘合剂3～5％；
所述氧化剂为硝酸钾，或硝酸钾与亚硝酸钾、硝酸胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵、氧化钾中一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，其特征在于，所述可燃剂为双氰胺、镁粉或六次甲基四胺中的一种或者两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，其特征在于，所述改性剂为聚丙烯酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、氯化钾、聚丙烯酸钠、氯化钠、氯化铵、磷酸二氢铵中的一种或者两种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，其特征在于，所述粘合剂为酚醛树脂。
5.一种可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求4所述的可扑灭锂电池火的灭火剂，所述方法包括以下步骤：
S1、将粒径小于20μm的氧化剂、可燃剂和改性剂在50～80℃下干燥、混合，得到混合物；
S2、将所述混合物均匀投置于该混合物20℃的饱和溶液中，得到混合溶液；
S3、将步骤S1中得到的混合溶液以5℃/min均匀加热到100℃，并均匀搅拌30分钟，得到加热后的溶液；
S4、将步骤S3中得到的加热后的溶液以5℃/min的降温速度，降温到20℃，滤出析出的晶体，将所述晶体在50～80℃下干燥，得到干燥后的晶体；
S5、将步骤S4中得到的干燥后的晶体研磨30分钟，然后混合均匀，加入溶解在乙醇或丙酮中的酚醛树脂，充分混合均匀，利用筛网造粒，得到造粒后的材料；
S6、将步骤S5中得到的造粒后的材料在50～80℃下干燥，得到干燥后的材料；
S7、将步骤S6中得到的干燥后的材料进行模压成型，得到可扑灭锂电池火的灭火剂。
6.根据权利要求5所述的可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
对氧化剂原材料、可燃剂原材料、以及改性剂原材料进行研磨处理，得到粒径为小于20μm的氧化剂、可燃剂、以及改性剂。
7.根据权利要求5所述的可扑灭锂电池火的灭火剂制备方法，其特征在于，步骤S5中的筛网为100目筛网。
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