引言
撲救鋰離子電池火災(zāi)是目前的技術(shù)難點(diǎn)。現(xiàn)有研究表明，使用全氟己酮等氣體滅火介質(zhì)可快速熄滅電池明火，但電池仍長(zhǎng)時(shí)間維持在較高的溫度。因此，針對(duì)鋰離子電池滅火后持續(xù)高溫的問(wèn)題，我們開發(fā)并驗(yàn)證了一種新型的鋰離子電池滅火與降溫策略，即采用全氟己酮滅火系統(tǒng)與細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的聯(lián)合作用快速熄滅電池明火，并在滅火后迅速對(duì)電池進(jìn)行降溫，從而抑制電池復(fù)燃和熱失控傳播。
研究?jī)?nèi)容
火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王青松課題組實(shí)驗(yàn)研究了全氟己酮（C6F12O）與細(xì)水霧聯(lián)合作用對(duì)鋰離子電池滅火和降溫的效果，為鋰離子電池系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
研究結(jié)果與討論
本項(xiàng)工作中，我們研究了C6F12O滅火劑和不同工況細(xì)水霧聯(lián)合作用時(shí)對(duì)熱失控電池的高效滅火與快速降溫性能，主要結(jié)果如下：
（1）全氟己酮和細(xì)水霧的聯(lián)合作用可快速熄滅熱失控電池的明火并降低滅火后電池的溫度；且復(fù)合系統(tǒng)的降溫效果明顯優(yōu)于單一的全氟己酮或細(xì)水霧系統(tǒng)，如圖1所示。
圖1 使用全氟己酮&細(xì)水霧復(fù)合系統(tǒng)與不施加抑制、全氟己酮抑制，細(xì)水霧抑制實(shí)驗(yàn)工況下電池的溫度變化規(guī)律比較。
（2）實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)硬件設(shè)計(jì)結(jié)合軟件編程實(shí)現(xiàn)全氟己酮和細(xì)水霧復(fù)合系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，改變?nèi)和图?xì)水霧系統(tǒng)的釋放間隔，依此模擬實(shí)踐中細(xì)水霧在大規(guī)模儲(chǔ)能電站遠(yuǎn)距離運(yùn)輸中可能產(chǎn)生釋放延遲的問(wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)兩系統(tǒng)施加的時(shí)間間隔將影響復(fù)合系統(tǒng)的降溫效果，即隨著施加時(shí)間間隔的增加，復(fù)合系統(tǒng)對(duì)熱失控電池的降溫效果變差。如圖2所示。
圖2 全氟己酮滅火系統(tǒng)與細(xì)水霧滅火系以不同間隔釋放時(shí)電池的溫度變化規(guī)律
（3）通過(guò)研究不同工作壓力下細(xì)水霧對(duì)熱失控電池的降溫效果，發(fā)現(xiàn)隨著細(xì)水霧工作壓力的增加，其降溫效果越優(yōu)異，如圖3所示。
圖3 不同工作壓力下細(xì)水霧對(duì)熱失控電池的冷卻效果比較
（4）進(jìn)一步，為了改良細(xì)水霧的滅火與降溫性能，本文還研究了含有鹽類添加劑和表面活性劑的細(xì)水霧的降溫效果。結(jié)果表明，含有KHCO3和K2C2O4?H2O添加劑的細(xì)水霧表現(xiàn)出較好的滅火和降溫效果，而含有十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑和FS3100氟類非離子表面活性劑的細(xì)水霧的滅火和降溫效果則較差，如圖4所示。
圖4 含不同添加劑的細(xì)水霧對(duì)熱失控電池的冷卻效果比較
成果簡(jiǎn)介
以上研究發(fā)表在Journal of Energy Storage期刊上，劉昱君為論文第一作者，王青松為通訊作者
Yujun Liu, Qiangling Duan, Jiajia Xu, Huang Li, Jinhua Sun, Qingsong Wang*.Experimental study on a novel safety strategy of lithium-ion battery integrating fire suppression and rapid cooling. Journal of Energy Storage, 28 (2020) 101185
