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全氟己酮抑制锂离子电池火灾效率研究

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全氟己酮抑制锂离子电池火灾效率研究

发布日期:2019-03-18 作者: 点击:

锂离子电池具有长循环寿命,无记忆效应等优良性能,得到广泛应用。但是,一旦当电池处于短路、过充、过热等滥用状态下时,电池极易发生热失控,进而发展为大规模的燃烧爆炸事故。近年来,随着阻燃电解液、陶瓷隔膜等电池安全材料的开发与应用,电池安全进行进一步提高,但目前的技术仍不能使电池达到本质安全。因此,在电池储能系统中,高效的灭火装置至关重要。火灾科学国家重点实验室王青松课题组系统地研究了全氟己酮(C6F12O)的抑制锂离子电池火灾的效果,为锂离子电池系统的消防设计提供技术支持。

研究结果及讨论:

(1)实验结果表明,C6F12O可在2~3s内扑灭明火,电池热失控后释放烟气的量随灭火剂用量的增加而减少。当灭火剂用量较少时,电池可发生复燃,此时的复燃过程为内部深度反应过程。

(2)电池在有约束情况下,C6F12O的冷却效果不明显。因此,为使电池在灭火后快速降低表面温度,需要增加其它辅助手段,例如液冷等。

(3) 结果发现,灭火剂用量与灭火剂抑制效果并不是单纯的线性关系。系统中存在一个灭火剂临界抑制用量(Xinh),但由于灭火剂在空间中分布不均匀,临界抑制用量随电池中不同位置而变化。当灭火剂用量大于临界用量(Xinc)时,抑制效果随灭火剂用量增加而更显著。使用全氟己酮后,使用0、0.5、1.0、1.5和2.0kg全氟己酮的工况的电池长表面的峰值温度分别为571.8℃、582.7℃、564.4℃、547.9℃和530.2℃,底部的峰值温度分别为456.1℃、483.8℃、481.4℃、476.7℃和415.7℃。

全氟己酮

因此,我们的研究认为,某一用量的全氟己酮,在空间中分布浓度较大的区域表现为抑制温升作用,而在空间中分布浓度较小的区域表现为促进温升作用,因此,为了留有一定的安全余量且使全氟己酮在空间所有位置均表现出抑制温升作用,全氟己酮在某空间中的合适用量可以通过选取几个特征表面的临界抑制用量中最大的量来最终确定。


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