一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂和制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池专用灭火剂领域，尤其涉及一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂和制备方法，所述水基灭火剂由以下质量份的组分组成：有机硅表面活性剂3～5.5份，氟表面活性剂0.1～0.3份，碳氢表面活性剂1～3份，多元醇类0.5～1.5份，酯类0.2～5份，水90～96份。本发明专利技术提供的锂离子电池专用低导电率水基灭火剂能高效抑制锂离子电池火灾、导电率低且环保，该细水雾水基灭火剂还能增强持久冷却效果，降低水的表面张力，改善水雾雾化效果，提高灭火剂的稳定性和均一性。灭火剂的稳定性和均一性。灭火剂的稳定性和均一性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂和制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池专用灭火剂领域，特别涉及一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂和制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池在储能、电瓶车和电池汽车等领域的广泛应用，然而锂离子电池在过充、短路、热滥、涉水等条件下发生火灾甚至爆炸事故。安全问题严重地影响锂离子电池大规模使用的发展，现阶段迫切需要一种适用于锂离子电池的灭火剂。
[0003]据《预制舱式锂离子电池储能电站消防技术规范》CEC/T373
‑
2020中附录B典型预制舱式锂离子电池储能电站消防器材配备表给出磷酸铵盐干粉、六氟丙烷、水。磷酸铵盐和六氟丙烷冷却效果差，灭火后极易复燃，水降温效果好，但水的用量大，且灭火效果差效率低，且其大量的用水可能造成电化学储能电站电池簇短路起火，造成二次破坏，因此，传统的灭火剂不适合锂离子电池火灾。研究人员提出了“锂离子电池水基灭火剂”(如CN 109011263 A研发了一种水、热固凝胶和高沸点卤代烃混合水基灭火剂，CN 102470261 A提出了使用钙盐和含水凝胶灭火剂，CN 111840878 A提出了全氟己基多糖共聚物覆盖隔绝氧气的一种锂离子电池水基灭火剂)，但是均没有考虑它的润湿性和电导率。还有一些抑制锂离子电池火灾的细水雾灭火剂中包含了尿素等组分，在灭火过程产生的NH3等有毒烟气，人员吸入会造成身体危害。因此，现今开发一种灭火高效、低导电率且环保的适用于锂离子电池的新型水基灭火剂是本领域亟待解决的重要课题。

技术实现思路
<br/>[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂和制备方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂，由以下质量份的组分组成：
[0006][0007]本专利技术提供的锂离子电池专用水基灭火剂能高效抑制锂离子电池火灾，具有更低导电率和低成本的同时，更加环保，不含造成人员吸入产生身体危害的成分。本专利技术提供的细水雾水基灭火剂能增强持久冷却效果，降低水的表面张力，改善水雾雾化效果，配方各组
分配合进而得到了润湿性强、电导率低、高效性等各方面综合性能提升的锂离子电池专用高压细水雾水基灭火剂。
[0008]作为优选，所述有机硅表面活性剂的表面张力在20～22nN/m之间，含量为3～5.5％时的电导率为5～10us/cm之间，黏度在2～3mpa
·
s之间。
[0009]进一步优选，所述有机硅表面活性剂为有机硅HY
‑
6085。
[0010]作为优选，所述氟表面活性剂包含FS
‑
3100、FC
‑
4430、FS
‑
300、1850A中的一种或多种。
[0011]进一步优选，所述氟表面活性剂为FS
‑
3100。
[0012]进一步优选，所述碳氢表面活性剂选自OP
‑
10、PEG600MO、TWEEN60、TWEEN80、APG0810、AEO
‑
7、JFC中的一种或多种。
[0013]作为优选，所述多元醇类选自乙醇、丙醇、正丁醇、全氟丁醇中一种或多种，进一步优选为正丁醇。
[0014]作为优选，所述酯类选自乙酸乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中的一种或多种，进一步优选为磷酸三丁酯。
[0015]本专利技术研究发现，尤其是，当采用上述各组分的具体种类的各组分，能够充分激发各组分间相互作用，特定用量范围下的HY
‑
6085、FS
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3100、JFC、正丁醇和磷酸三丁酯能显著提高灭火剂性能。
[0016]进一步优选，所述锂离子电池用低导电率水基灭火剂由以下质量份的组分组成：
[0017][0018]本专利技术研究发现，当灭火剂配方各组分采用上述组分用量时，能使所选有机硅表面活性剂、氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、多元醇类和磷酸酯类更好地发挥协同作用，进一步增强灭火剂的热稳定性能和均一性等综合性能。
[0019]根据本专利技术提供的锂离子电池专用低导电率水基灭火剂，其电导率优选为26～28us/cm，水雾颗粒粒径均匀且不大于100um，优选50um～100um；所述水基灭火剂为均一透明的液体状态，离心处理后不分层；所述水基灭火剂的黏度为1.7～1.9mpa
·
s。
[0020]本专利技术提供的锂离子电池专用高压(≥3.5MPa)超细水雾低导电率水基灭火剂与目前市场上的多种表面活性剂复配的锂离子电池用灭火剂相比，本专利技术提供的锂离子电池用低导电率水基灭火剂无需添加其它组分即能更高效更好的抑制锂离子电池火灾、低导电率且更加环保。本专利技术细水雾水基灭火剂中，有机硅表面活性剂在该体系中能增强热稳定性，增强水的持久冷却的效果，有效降低水的表面张力，改善水雾的雾化效果，氟表面活性剂提高改善有机硅表面活性剂的胶束大小，进一步改善有机硅表面活性剂的均一性和稳定性，同时碳氢表面活性剂，进一步增强有机硅表面活性剂的雾化效果；多元醇和酯类发挥助
表面活性剂的作用，进一步改善灭火剂的热稳定性能和均一性，本专利技术优选的配方各组分相互配合共同作用于锂离子电池专用高压细水雾水基灭火剂的各方面综合性能的提高，进一步改善灭火剂稳定性和均一性，还更利于灭火剂的化学灭火作用并减少短路风险，进一步保护未发生热失控的电池。
[0021]第二方面，本专利技术还提供所述的锂离子电池用低导电率水基灭火剂的制备方法，将有机硅表面活性剂、氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、多元醇类、酯类按比例混合并用水滴定、搅拌，得到水基灭火剂溶液。
[0022]本专利技术提供的所述灭火剂的制备方法简单且成本低廉，性能稳定，它是一个自发的过程，只需要滴定搅拌就可以完成制备，且灭火剂浓度不高于10％，成本低廉，且热稳定性能好，在高速离心机下不分层，产品使用寿命长。
[0023]作为优选，所述滴定和搅拌后，所述水基灭火剂溶液的溶液澄清且含水量为90～94.5％；进一步优选，所述水基灭火剂溶液的含水量为92～94％。
[0024]再一方面，本专利技术提供所述锂离子电池用低导电率水基灭火剂的使用方法，将所述水基灭火剂经过高压细水雾喷头形成超细水雾，喷头压力≥3.5MPa；优选的，所述喷头压力为5～8MPa；流量为1.5～2.5L/min。本专利技术发现，该水基灭火剂在上述压力及流量条件下能够进一步提高使用效果。
[0025]本专利技术的有益效果至少在于：本专利技术提供的锂离子电池专用低导电率水基灭火剂的表面张力为27
±
1MN/m，雾滴直径小，通过喷头后雾滴小，液滴的尺寸越小，其表面体积比就越大，可以增加与火的表面接触，从而增加蒸汽的转化率，本专利技术提供的灭火剂中包括所采用优选的有机硅表面活性剂、氟表面活性剂、碳氢表面活性剂和多元醇等组分相配合进一步提高灭火剂的润湿性和渗透性，提高水的冷却效果，水扩散得更快，从而形成更大的表面覆盖铺张，从而大大减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用低导电率水基灭火剂，其特征在于，由以下质量份的组分组成：2.根据权利要求1所述的锂离子电池用低导电率水基灭火剂，其特征在于，述有机硅表面活性剂的表面张力在20～22nN/m之间，含量为3～5.5％时的电导率为5～10us/cm之间，黏度在2～3mpa
·
s之间；优选的，所述有机硅表面活性剂包含有机硅HY
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6085。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用低导电率水基灭火剂，其特征在于，所述氟表面活性剂包含FS
‑
3100、FC
‑
4430、FS
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300、1850A中的一种或多种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池用低导电率水基灭火剂，其特征在于，所述碳氢表面活性剂选自OP
‑
10、PEG600MO、TWEEN60、TWEEN80、APG0810、AEO
‑
7、JFC系列中的一种或多种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的锂离子电池用低导电率水基灭火剂，其特征在于，所述多元醇类选自乙醇、丙醇、正丁醇、全氟丁醇中一种或多种。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱新明，张建琪，袁帅，常崇烨，刘一帆，袁梦琦，刘凯，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：