CN112044015A - 一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料 - Google Patents

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邱晓聪
潘守信
樊民野
路昊
申佳悦
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SHENZHEN HONGHAISHENG SPECIAL FIRE TECHNOLOGY Co.,Ltd.
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Abstract

本发明涉及一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，属于消防工程领域。是由如下质量百分数的原料制成的：氧化剂60～70％，可燃剂5～15％，改性剂10～15％，粘合剂5～10％。有益效果是：具有自感温启动，灭火效率高。灭火材料自身抗水防潮，环境适应性好。外形多变，可塑性好。能根据电池箱外壳的形状，嵌入电池箱盖内部。通过粘结剂、改性剂的优化设计，实现灭火材料的外形多变，利用高效温控点的设计，实现材料的自感温特性。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。在相对封闭的小空间以及对灭火装置安装空间要求较高的保护场所上，都有很好的应用前景。

Description

一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料
技术领域
本发明属于消防工程领域，尤其涉及一种可快速抑制锂电池火的高效灭火材料。
背景技术
据高工产业研究院(GGII)最新发布的《动力电池字段数据库》显示，2018年动力电池装机总电量约56.98GWh，同比增长56％；2018年我国电化学储能累计装机规模将达到560兆瓦，未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为46.67％，2022年装机规模将达到2592兆瓦。由此可见，国家在大力推进动力电池行业发展，动力电池已经成为我国重点发展的一个新兴行业。基于行业发展的需要，三元锂电池基本成为发展的主流。
然而，与其他燃料能源不同，动力电池在充放电的过程中过程时常有自燃、爆燃等事故。由于高温、外力作用、自身老化、过度充电等原因，动力电池的安全问题已经成为行业痛点。动力锂电池通常是组合使用，一旦发生火灾，其扩散蔓延速度非常快。特别是对于三元锂电池而言，由于采用的都是高活性的正极材料，导致动力电池的火灾问题更加突出。
动力电池组火灾在分类上，属于A、C、D、E类复合型火灾，其中的D类金属火灾，历来就是灭火中的难点，特别又在动力电池的使用环境中。理论上，想绝对扑灭电池的燃爆火灾难度非常之大。若可以在电池起火的初段能快速抑制甚至是扑灭火情，对保护生命和财产的安全都有巨大的意义。
电池火灾难以有效扑灭，除了燃烧物质特性复杂性以外，其自有特点为空间十分狭小，常规的灭火介质难以有效直接作用在火灾表面。
发明内容
本发明提供一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，
本发明采取的技术方案是：是由如下质量百分数的原料制成的：
氧化剂60～70％，可燃剂5～15％，改性剂10～15％，粘合剂5～10％。
所述氧化剂为硝酸锶、硝酸钾、硝酸胍、硝基胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵中一种以上的混合物。
所述氧化剂粒径小于20μm。
所述可燃剂为三聚氰胺、乳糖、白砂糖、碳粉、铝粉、镁粉或六次甲基四胺中的一种及以上。
所述可燃剂粒径小于20μm。
所述改性剂为硫酸钾、聚丙烯酸钾，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及以上。
所述改性剂粒径小于20μm。
所述粘合剂为酚醛树脂，端羟基聚丁二烯，改性助剂中的一种及以上。
所述可嵌入电池箱盖的高效灭火材料固定连接在电池箱的箱盖内或电池箱侧壁内。
针对电池火灾的特点，本发明可自感温启动、无压力储存，具有防潮、耐温、抗腐蚀等优异性能。火灾发生时，迅速产生大量亚纳米级固相微粒和惰性气体混合物，以高活性气固相立体全淹没式作用于火灾发生的每个角落。通过物理降温、化学抑制、稀释氧气等多重作用，快速高效扑灭火灾。该灭火介质高效环保，对环境及人员无毒害作用。
本发明提供一种快速高效气溶胶灭火材料，所述高性能灭火材料具有喷射时间极短、灭火效率高。最大特点是可嵌入电池箱盖内部，自感温启动，快速抑制动力电池的初期火情。通过配方和粘结剂优化改性的设计方法，使得灭火材料外形多变，可塑性和延展性强。制备出的灭火材料既可以填充在电池箱盖内，又可以布置在电池箱内，产生的灭火介质可直接作用在电池箱内的火情上。
有益效果：
(1)本发明所述高性能灭火材料具有自感温启动，灭火效率高。灭火材料自身抗水防潮，环境适应性好。当火灾发生时，装置可瞬间启动，灭火材料快速反应，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。
(2)本发明所制备的灭火材料，外形多变，可塑性好。能根据电池箱外壳的形状，嵌入电池箱盖内部。通过粘结剂、改性剂的优化设计，实现灭火材料的外形多变，利用高效温控点的设计，实现材料的自感温特性。
(3)本发明除了适用于电池仓灭火外，还可以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。在相对封闭的小空间以及对灭火装置安装空间要求较高的保护场所上，都有很好的应用前景。
具体实施方式
以下实施例中：
原料的预处理：将氧化剂、可燃剂以及改性剂利用筒形球磨机进行研磨处理，得到粒径为小于20μm。
所得高性能灭火材料的性能测试参考GA499.1-2010测试方法，测试所用灭火箱：尺寸为1m×1m×0.5m的正方形；材质是厚度为2mm的有机玻璃；其中正方面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，高效灭火材料放置在灭火箱顶部中间位置，观察并记录高性能灭火材料的试验，作用时间为高效灭火介质完全抑制燃烧火焰的持续时间。
实施例1
以所述高性能灭火材料的原料总质量为100％(100g)计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾60％(60g)、高氯酸钾5％(5g)、硝酸胍5％(5g)，六次甲基四胺2％(3g)、镁粉3％(2g)，聚丙烯酸钾10％(10g)、氯化钾2％(2g)，磷酸二氢铵3％(3g)，酚醛树脂及其固化剂10％(10g)。
将所制备的40g高性能灭火材料在0.5m3的灭火箱中进行性能从测试：高性能灭火材料可被高温点燃，灭火介质形状为100mm×100mm×2.5mm，释放时间为5s，电池火情抑制时间为20s。
实施例2
以所述高性能灭火材料的原料总质量为100％(100g)计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾45％(55g)、硝基胍5％(5g)、硝酸铵5％(5g)、高氯酸铵5％(5g)，铝粉5％(5g)、三聚氰胺3％(3g)、乳糖7％(7g)，硫酸钾5％(5g)、聚丙烯酸钠3％(3g)、氯化钠7％(7g)，端羟基聚丁二烯及其固化剂10％(10g)。
将所制备的40g高性能灭火材料在0.5m3的灭火箱中进行性能从测试：高性能灭火材料可被高温点燃，灭火介质形状为100mm×100mm×2.5mm，释放时间为4s，电池火情抑制时间为25s。
实施例3
以所述高性能灭火材料的原料总质量为100％(100g)计，其各组分及质量分数如下：硝酸钾50％(50g)、硝酸钡5％(5g)、硝酸钠10％(5g)，三聚氰胺7％(7g)、乳糖3％(3g)、碳粉3％(3g)，磷酸二氢钾6％(6g)、氯化钾4％(4g)，氯化钠4％(4g)，酚醛树脂(含固化剂)4％(4g)、端羟基聚丁二烯(含固化剂)4％(4g)。
将所制备的40g高性能灭火材料在0.5m3的灭火箱中进行性能从测试：高性能灭火材料可被高温点燃，灭火介质形状为100mm×100mm×2.5mm，释放时间为5s，电池火情抑制时间为30s。
电池箱的顶盖一般有顶层和加强筋组成，材质通常为复合材料，顶层和加强筋的厚度一般为几微米。本发明制备的灭火材料外形多变，可根据电池盖内加强筋的实际形状进行装置。通过3M胶以及模块化封装技术，将高效灭火材料有效的装填在电池箱盖内。电池箱盖顶部的高性能的灭火药剂，正常情况下可作为加强筋的填料存在。当电池内部发生火情时，高性能灭火材料能瞬间启动，产生大量的灭火介质。制备成电池盖内加强筋所需形状的高性能灭火材料，内部具有感温自启动的温控点，该温控点具有极强的感温效应，可以精确灵敏感受电池包内的高温效应。遇到设定高温，感温温控点可快速反应，启动灭火材料本体。该设计方法既保证了灭火材料高效的感温特性，又使得灭火材料本体的安全和可靠性极高。
以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于，是由如下质量百分数的原料制成的：
氧化剂60～70％，可燃剂5～15％，改性剂10～15％，粘合剂5～10％。
2.根据权利要求1所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述氧化剂为硝酸锶、硝酸钾、硝酸胍、硝基胍、硝酸钠、硝酸铵、硝酸钡、高氯酸钾、高氯酸铵中一种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述氧化剂粒径小于20μm。
4.根据权利要求1所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述可燃剂为三聚氰胺、乳糖、白砂糖、碳粉、铝粉、镁粉或六次甲基四胺中的一种及以上。
5.根据权利要求1或4所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述可燃剂粒径小于20μm。
6.根据权利要求1所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述改性剂为硫酸钾、聚丙烯酸钾，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及以上。
7.根据权利要求1或6所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述改性剂粒径小于20μm。
8.根据权利要求1所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述粘合剂为酚醛树脂，端羟基聚丁二烯，改性助剂中的一种及以上。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种可嵌入电池箱盖的高效灭火材料，其特征在于：所述可嵌入电池箱盖的高效灭火材料固定连接在电池箱的箱盖内或电池箱侧壁内。
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