CN111840879B - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种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，该非导电型超细水雾灭火剂的成分包括非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、尿素、甲基膦酸二甲酯和去离子水；按质量百分比计算，非离子型氟素表面活性剂占0.25％、脂肪醇聚氧乙烯醚占1.5％～2.5％、尿素占0.32％～0.36％、甲基膦酸二甲酯占3.5％～4.5％，其余为去离子水。本发明采用两类添加剂复配，将物理添加剂及化学添加剂性能结合，并引入锂离子电池专用阻燃剂甲基膦酸二甲酯，以达到更好的灭火及阻燃效果，同时本发明选择非离子型添加剂作为溶质，去离子水作为溶剂，在灭火的同时保护未过火电池性能，最大程度减小事故的损失。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池火灾灭火剂技术领域，具体涉及一种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。
背景技术
锂离子电池易产生火灾的危险性引起很多灭火方面研究。美国联邦航空局做了大量实验以选择可以抑制锂离子电池热失控的灭火剂，最终实验结果表明目前普遍使用的哈龙灭火剂虽然可以扑灭锂离子电池火，但无法降低锂离子电池内部温度，最终仍然可能复燃。相关研究表明，超细水雾通过加入添加剂，利用添加剂的物理或化学作用降低锂离子电池内部温度，可抑制锂离子电池火，并防止其复燃。而目前超细水雾添加剂主要分为两类，一类是无机盐类及分解产生惰性气体的化学添加剂(如NaCl、FeCl2、KHCO3、NH4H2PO4、CO(NH2)2等)，无机盐类添加剂在水中电离产生大量金属离子，可能对存储设备仪器及锂离子电池性能产生损害；另一类是仅可改变超细水雾物理性质的表面活性剂，不能较大程度提高其灭火性能，两者均具有一定局限性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种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，解决现有技术中超细水雾灭火剂，一类无机盐类添加剂在水中电离产生大量金属离子，对存储设备仪器及锂离子电池性能产生损害；和另一类是仅可改变超细水雾物理性质的表面活性剂，不能较大程度提高其灭火性能的技术问题。
为了实现以上目的，本发明采取的具体技术方案是：
一种抑制锂离子电池火的非导电型超细水雾灭火剂，该灭火剂包括非离子型氟素表面活性剂FC-4430、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、尿素、甲基膦酸二甲酯和去离子水；
按质量百分比计算，非离子型氟素表面活性剂占0.25％、脂肪醇聚氧乙烯醚占1.5％～2.5％、尿素占0.32％～0.36％、甲基膦酸二甲酯占3.5％～4.5％，其余为去离子水。
本申请中所述锂离子电池火灾的超细水雾灭火剂中，非离子型氟素表面活性剂，有效降低水相之间的表面张力，增强超细水雾的雾化效果。脂肪醇聚氧乙烯醚，属于表面活性剂的一种，其HLB(表面活性剂的亲水亲油平衡值)值为12.5，可以起到良好的分散效果，增强氟素表面活性剂在水中的分散性，提高溶液的均一一稳定性。尿素在160℃高温条件下分解，发生CO(NH2)2→NH3+HCNO及CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2反应，产生的CO2及NH3不燃性气体可将可燃物与空气中的氧气隔绝，达到窒息灭火。甲基膦酸二甲酯，通过在火焰中分解形成小分子，与·H和·OH自由基相互作用，降低火焰强度，减少燃烧链式反应的进程。
本发明采用物理及化学添加剂复配，将两类添加剂性能结合，并引入锂离子电池专用阻燃剂甲基膦酸二甲酯，以达到更好的灭火及阻燃效果，同时本发明选择非离子型添加剂作为溶质，去离子水作为溶剂，在灭火的同时保护未过火电池性能，最大程度减小事故的损失。
进一步优化，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的分子式为C30H62O10，分子量为582。
进一步优化，所述非离子型氟素表面活性剂占0.25％、脂肪醇聚氧乙烯醚占2％、尿素占0.36％、甲基膦酸二甲酯占3.5％，其余为去离子水。
进一步优化，所述非导电型超细水雾灭火剂的电导率为27±2μS/cm。
上述非导电型超细水雾灭火剂的制备方法，将非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、尿素、甲基膦酸二甲酯按质量比例称量后依次加入到蒸馏水中，充分搅拌即可制成灭火剂溶液，然后通过高压喷头喷出形成超细水雾灭火剂。制备方法简单，只需要将各组分充分搅拌便可完成制备，且灭火剂浓度较低，成本低廉，性能稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所述灭火剂制备方法简单，只需要将各组分充分搅拌便可完成制备，且灭火剂浓度较低，成本低廉，性能稳定。
2.该灭火剂可增强超细水雾灭火技术的优势，由于超细水雾雾滴直径小，通过灭火剂中的非离子型氟素表面活性剂可进一步增大雾滴比表面积，较大的比表面积可增强超细水雾物理吸热的作用，并且脂肪醇聚氧乙烯醚可通过改善非离子型氟素表面活性剂在水中的溶解性和分散性，进一步降低水的表面张力，增强超细水雾的吸热作用。
3.灭火剂中的尿素属于热敏物质，受热易分解，不仅可降低温度，同时其分解所产生的NH3和CO2属于不燃性气体，可起到稀释氧浓度的窒息作用，增强灭火效果。
4.甲基膦酸二甲酯做为锂离子电池专用阻燃剂，可在发挥灭火作用的同时，以超细水雾的形式喷洒到其余锂离子电池表面，可相当于一层阻燃涂料。
5.灭火剂成分均为非离子型液体，在灭火过程中不会对锂离子电池造成短路伤害，采用本发明灭火的未发生热失控电池性能仍保持良好。
附图说明
图1为实施例2中采用自来水超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图2为实施例2中采用蒸馏水超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图3为实施例3中不同浓度尿素溶液超细水雾灭火温度变化曲线；其中，3(a)为浓度0.28％尿素单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；3(b)为浓度0.30％尿素单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；3(c)为浓度0.32％尿素单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；3(d)为浓度0.34％尿素单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；3(e)为浓度0.30％尿素单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图4为实施例3中不同浓度脂肪醇聚氧乙烯醚溶液超细水雾灭火温度变化曲线；其中，4(a)为浓度0.5％脂肪醇聚氧乙烯醚单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；4(b)为浓度1％脂肪醇聚氧乙烯醚单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；4(c)为浓度1.5％脂肪醇聚氧乙烯醚单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；4(d)为浓度2％脂肪醇聚氧乙烯醚单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；4(e)为浓度2.5％脂肪醇聚氧乙烯醚单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图5为实施例3中不同浓度非离子型氟素表面活性剂溶液超细水雾灭火温度变化曲线；其中，5(a)为浓度0.05％非离子型氟素表面活性剂单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；5(b)为浓度0.1％非离子型氟素表面活性剂单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；5(c)为浓度0.15％非离子型氟素表面活性剂单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；5(d)为浓度0.2％非离子型氟素表面活性剂单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；5(e)为浓度0.25％非离子型氟素表面活性剂单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图6为实施例3中不同浓度甲基膦酸二甲酯溶液超细水雾灭火温度变化曲线；其中，6(a)为浓度2％甲基膦酸二甲酯单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；6(b)为浓度4％甲基膦酸二甲酯单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；6(c)为浓度6％甲基膦酸二甲酯单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；6(d)为浓度8％甲基膦酸二甲酯单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；6(e)为浓度10％甲基膦酸二甲酯单一组分溶液超细水雾灭锂离子电池组火灾温度变化曲线图；
图7为实施例4中不同复合方案灭火剂溶液超细水雾灭火温度变化曲线；其中，7(a)为采用表7中序号1对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(b)为采用表7中序号2对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(c)为采用表7中序号3对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(d)为采用表7中序号4对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(e)为采用表7中序号5对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(f)为采用表7中序号6对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(g)为采用表7中序号7对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(h)为采用表7中序号8对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；7(i)为采用表7中序号9对用的复方灭火剂超细水雾灭锂离子电池组火灾的温度变化曲线图；
图8为实施例5中复方灭火剂超细水雾灭火温度变化曲线；
图9为实施例6中复方灭火剂超细水雾灭火温度变化曲线；
图10为实施例7中自来水、蒸馏水、灭火剂三种介质的电压-电流变化曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请中，按照下列各实施例中的具体要求配置对应的细水雾溶液。
本发明在实施过程中，控制实验室温约为25℃，将两颗锂离子电池作为一组并列摆放置于电池固定支架上，且两颗锂离子电池的侧面相接触，按照发生热失控顺序记为电池1和电池2，电池1和电池2的型号相同，均为18650型锂离子电池，2600mAh，100％SOC，每组实验对应一组锂离子电池组。每组电池1表面缠绕Cr20Ni80镍铬合金电阻丝，电池2上不需要缠绕电阻丝，通过控制功率约为20W的直流稳压电源给加热电阻丝，引发电池1热失控；将高压雾化喷头固定设置在距离锂离子电池组上方约15cm高度处，设定喷头喷出压力为6MPa，喷头孔径为3mm，喷雾角度为120°。
本申请中，所述非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、尿素和甲基膦酸二甲酯均为现有产品。其中，非离子型氟素表面活性剂系美国3M公司生产，脂肪醇聚氧乙烯醚系忠信化工有限公司生产，脂肪醇聚氧乙烯醚的分子式为C30H62O10，分子量为582。尿素系国药集团化学试剂有限公司生产，甲基膦酸二甲酯系北京乐泰化工有限公司生产。所述去离子水系高科集团环保生物科技有限公司生产。
实施例1：
在不喷洒超细水雾的条件下，进行锂离子电池热失控实验。
对热电阻丝加热，引发电池1在发生热失控，在初期形成喷射火后发展为稳定燃烧的火焰，并引发电池2发生热失控，出现热失控及传播现象。实验记录的数据如表1：
表1无超细水雾喷洒锂离子电池热失控及传播过程参数
参见表1，电池1持续时间可达59s，在无任何控制热失控措施的情况下，可引发电池2发生热失控，具有较大的危险性。
实施例2：
分别采用自来水及蒸馏水超细水雾，进行锂离子电池热失控实验。
该实验分为两组进行，记为第一组和第二组，每一组均包括电池1和电池2。
对两组实验的热电阻丝加热，引发两组实验的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制锂离子电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。
其中，第一组采用高压喷头喷洒自来水形成超细水雾，第二组采用高压喷头喷洒蒸馏水形成超细水雾。
两组实验的数据如表2，第一组在喷洒自来水超细水雾后，电池1在喷射后5s熄灭，热失控初始到降温至安全温度50℃以下需要287s，最高温度至50℃的降温速率为1.137℃/s及1.158℃/s。
第二组在喷洒蒸馏水超细水雾后，电池1在喷射后6s熄灭，热失控初始到降温至安全温度50℃以下需要174s，最高温度至50℃的降温速率为1.158℃/s。
表2自来水及蒸馏水超细水雾灭火过程相关参数
参见附图1、2，采用自来水及蒸馏水超细水雾灭火降温方式，第一组和第二组的电池2均未引发发生热失控。其中，相比第一组，第二组采用蒸馏水超细水雾灭火时，灭火速率相对较快，且在喷洒超细水雾灭火降温后出现较大的温度回升现象，如图1所示。由于自来水未经过过滤或蒸馏作用，其中含有一定量的杂质，如悬浮物质，胶体物质，溶解性物质及小分子有机物，其表面张力相对蒸馏水较大，雾滴比表面积相对较小，因此灭火降温效果相比于蒸馏水差，同时由于自来水超细水雾喷洒时间较长(287秒)，电池降温缓慢，不会出现温度回升现象，如图2所示。因此自来水超细水雾降温速率较慢，灭火后温度上升较少，但当温度达到50℃以后，由于蒸馏水超细水雾降温时间短，因此采用蒸馏水超细水雾灭火温度回升较大且持续时间较长，若锂离子电池达到一定数量可能造成锂离子电池火灾复燃，或引发热传播现象，留下较大的安全隐患。
但是，第一组采用自来水超细水雾灭火降温时，电离产生大量金属离子，电导率为297μs/cm，会对存储设备仪器及锂离子电池性能产生损坏。
实施例3：
分别采用不同浓度单一组分超细水雾，进行锂离子电池热失控实验。
所述单一组分是指仅添加一种组分，其余为蒸馏水。
本实施例中，该实验分为四组进行，记为第三组、第四组、第五组和第六组。其中，第三组采用尿素和蒸馏水混合后形成单一组分灭火剂，并根据所加入尿素质量的不同配成5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂的，每一份对应一组锂离子电池热失控实验电池，每一组锂离子电池均包括电池1和电池2。对所有电池组的热电阻丝加热，引发5组锂离子电池组的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表3和图3(a)～3(e)所示，第三组5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂对应的电池2均未引发发生热失控。
表3不同浓度尿素溶液超细水雾灭火过程相关参数
第四组采用脂肪醇聚氧乙烯醚和蒸馏水混合后形成单一组分灭火剂，并根据所加入脂肪醇聚氧乙烯醚质量的不同配成5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂的，每一份对应一组锂离子电池热失控实验电池，每一组锂离子电池均包括电池1和电池2。对所有电池组的热电阻丝加热，引发5组锂离子电池组的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表4和图4(a)～4(e)所示，第四组5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂对应的电池2均未引发发生热失控。
表4不同浓度脂肪醇聚氧乙烯醚溶液超细水雾灭火过程相关参数
第五组采用非离子型氟素表面活性剂和蒸馏水混合后形成单一组分灭火剂，并根据所加入非离子型氟素表面活性剂质量的不同配成5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂的，每一份对应一组锂离子电池热失控实验电池，每一组锂离子电池均包括电池1和电池2。对所有电池组的热电阻丝加热，引发5组锂离子电池组的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表5和图5(a)～5(e)所示，第五组5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂对应的电池2均未引发发生热失控。
第六组采用甲基膦酸二甲酯和蒸馏水混合后形成单一组分灭火剂，并根据所加入甲基膦酸二甲酯质量的不同配成5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂的，每一份对应一组锂离子电池热失控实验电池，每一组锂离子电池均包括电池1和电池2。对所有电池组的热电阻丝加热，引发5组锂离子电池组的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表6和图6(a)～6(e)所示，第六组5份浓度值单一组分超细水雾灭火剂对应的电池2均未引发发生热失控。
表6不同浓度甲基膦酸二甲酯溶液超细水雾灭火过程相关参数
参见附图3～6及表3～6，实施例涉及参数有：安全阀打开温度、热失控初始温度、最高温度、灭火时间、降至50℃时间、最高温度至50℃区间降温速率(以下简称最高降温速率)、电导率等。但是由于安全阀打开温度及热失控初始温度在喷洒超细水雾灭火剂前记录，不能做为判定灭火剂灭火降温效果的参数；通过实验，本实施例种各质量浓度组分灭火时间相近，均约为3s，灭火时间相差较小，不能判定灭火剂灭火降温效果，而最高降温速率差别较大，因此选择最高降温速率作为判定灭火剂灭火降温效果的主要参数。
通过对比最高降温速率，分别确定四种单一组分最佳浓度为：0.34％尿素(CO(NH2)2)、2％脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、0.2％非离子型氟素表面活性剂(FC-4430)、4％甲基膦酸二甲酯(DMMP)。
实施例4：
本实施例中，以尿素、非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚及甲基膦酸二甲酯四种物质为四个因素(四种物质配置成的灭火剂称为复方灭火剂，溶剂为蒸馏水)，同时以实施例三中单一组分超细水雾对应四种物质最佳浓度及其邻近区间浓度为三个因素，通过表7所示复方配制溶液进行四水平三因素正交超细水雾灭火降温实验。
本实施例中，该四水平三因素正交实验共分为9组进行，如表7中序号所示，每一组不同浓度的复合灭火剂对应一组锂离子电池进行热失控实验，每一组锂离子电池均包括电池1和电池2。
表7复合灭火剂超细水雾灭火急各组分配比方案
对所有9组电池组的热电阻丝均加热，引发对应的电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，均开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验结果数据如表8和图7(a)～7(i)所示，所有9组实验电池组对应的电池2均未引发发生热失控。表8的序号和表7中的序号一一对应。
表8不同浓度复合添加剂溶液超细水雾灭火过程相关参数
如表8所示，各配比复合灭火剂超细水雾灭火时间相近，均为2s左右，第9种配方浓度对应的溶液超细水雾降温灭火速率最快，因此确定复配灭火剂溶液最佳浓度为：0.36％尿素、2.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、0.25％非离子型氟素表面活性剂3.5％甲基膦酸二甲酯。参见表8，该组分复合的超细水雾灭火剂降温速率为2.607℃/s，为传统自来水超细水雾降温速率的2.3倍(参见表8的序号10)，具有良好的灭火效果，同时该灭火剂电导率为27μS/cm，相比于自来水电导率降低了10倍。
通过表8对复配溶液的灭火降温效果对比，实验发现表7中序号为3、6和9的三个浓度对应的复方灭火剂溶液降温灭火速率相对较快，该三种复配方式中，非离子型氟素表面活性剂含量均为0.25％，含量相对较高，因此通过本实施例验证，在复配灭火剂中非离子型氟素表面活性剂占主导作用。
由于在实施例三中单一组分灭火剂最佳浓度确定实验中，脂肪醇聚氧乙烯醚的最佳浓度为2％；在本实施例中，表8中序号9对应的复方灭火剂溶液中脂肪醇聚氧乙烯醚浓度为2％，因此通过本实施例证实脂肪醇聚氧乙烯醚主要用于改善非离子型氟素表面活性剂的溶解性及分散性。
表8中序号9对应的复方灭火剂溶液中，尿素溶液为0.36％，相对浓度较高，由于在灭火过程中尿素主要发生分解反应，产生不燃性气体，降低空间氧气含量，其灭火效果应与尿素溶液浓度保持正相关，最终趋于稳定。但在单一尿素溶液超细水雾实验中，质量浓度为0.34％的尿素溶液灭火降温效果最好，由于单一组分尿素的超细水雾由于其表面张力相对较大，水雾未能使尿素溶液发挥其最佳作用。而复方灭火剂溶液中，在非离子型氟素表面活性剂及脂肪醇聚氧乙烯醚将溶液表面张力减小后，使得尿素溶液充分发挥其作用，因此在质量浓度为0.36％时，与非离子型氟素表面活性剂及脂肪醇聚氧乙烯醚协同灭火降温效果最佳。
由于甲基膦酸二甲酯的灭火机理主要为含磷小分子与火焰燃烧反应过程中的H、O、OH自由基发生基元反应，由于在灭火过程中，超细水雾灭火剂能够在2～3s内将火焰扑灭，因此甲基膦酸二甲酯对灭火过程贡献较低，同时由于甲基膦酸二甲酯为锂离子电池专用阻燃剂，可将其作为阻燃涂料喷洒在未发生热失控电池表面，起到阻燃剂作用。
基于上述分析，本发明在实际应用过程中，在保证灭火降温的基础上，可根据灭火剂各成分成本，对质量浓度进行一定范围的调整，由于表8中序号3、6和9三组实验中，灭火剂降温速率大，即灭火效果好，对应的该复方灭火剂各组分浓度范围为：非离子型氟素表面活性剂质量浓度为0.25％，尿素质量浓度范围为0.32％～0.36％，脂肪醇聚氧乙烯醚质量浓度范围为1.5％～2.5％，甲基膦酸二甲酯质量浓度范围为3.5％～4.5％，其余为蒸馏水。质量浓度等同于质量百分比。
实施例5：
基于实施例4中质量浓度范围，配制质量浓度为0.25％非离子型氟素表面活性剂质量浓度、0.32％尿素、1.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5％甲基膦酸二甲酯、0.25％非离子型氟素表面活性剂的复方灭火剂溶液，进行超细水雾灭火实验。
对实验电池组的热电阻丝加热，引发电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表9所示。
表9最低边界质量浓度超细水雾灭火过程相关参数
参见表9及附图8，该浓度超细水雾灭锂离子电池火灾，最高降温速率为2.283℃/s，且电池2均未引发发生热失控，具有良好的灭火降温效率。
实施例6：
基于实施例4中质量浓度范围，配制质量浓度为0.36％尿素、2.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、4.5％甲基膦酸二甲酯、0.25％非离子型氟素表面活性剂复方灭火剂溶液，进行超细水雾灭火实验。
对实验电池组的热电阻丝加热，引发电池1在发生热失控，在电池1发生热失控产生喷射火焰的瞬间，开启高压泵机喷洒超细水雾，抑制电池1喷射火，并持续喷洒使锂离子电池降温至50℃以下。实验数据如表10所示。
表10最高边界质量浓度超细水雾灭火过程相关参数
参见表10及附图9，该浓度超细水雾灭锂离子电池火灾，最高降温速率为2.402℃/s，且电池2均未引发发生热失控，具有良好的灭火降温效率。
实施例7：
采用1500W大功率直流稳压电源，将两接线柱固定在烧杯中，逐渐增大电压至450V，对比自来水、蒸馏水及实施例4中非导电性的复方灭火剂溶液的导电性能。参见附图10，其中在蒸馏水中导电率最低，在电压为450V时，电流为30mA，在非导电性灭火剂中电流为70mA，在自来水中，直流稳压电源的电流可达410mA，由此可见该非导电性超细水雾灭火剂导电率与蒸馏水相近，同时在喷洒过后不对未发生热失控电池造成性能损害，因此其具有良好的非导电性。
结合上述实施例1-7，本发明所述灭火剂灭火效果好，效率高，灭火过程中不会对锂离子电池造成短路伤害，且该灭火剂制备方法简单。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种抑制锂离子电池火的非导电型超细水雾灭火剂，其特征在于：该非导电型超细水雾灭火剂的成分包括非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、尿素、甲基膦酸二甲酯和去离子水；
按质量百分比计算，所述非离子型氟素表面活性剂占0.25%、脂肪醇聚氧乙烯醚占2%、尿素占0.36%、甲基膦酸二甲酯占3.5%，其余为去离子水；
该非导电型超细水雾灭火剂的制备方法为，将非离子型氟素表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、尿素、甲基膦酸二甲酯按质量比例称量后依次加入到蒸馏水中，充分搅拌即可制成灭火剂溶液，然后通过高压雾化喷头喷出形成超细水雾灭火剂；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-9，分子式为C30H62O10，分子量为582。
2.根据权利要求1所述的抑制锂离子电池火的非导电型超细水雾灭火剂，其特征在于：所述非导电型超细水雾灭火剂的电导率为27±2μS/cm。
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