一种锂离子电池用消防介质、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及灭火剂组合物技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用消防介质、制备方法及其应用。锂离子电池用消防介质由气态消防组分和液态消防组分复配而成，其中所述气态消防组分为常温下不挥发的稳定乳，所述稳定乳中包含有全氟己酮；所述液态消防组分包含有聚二甲基硅氧烷。稳定乳的制备方法包含有溶液配制步骤、混合步骤和冷却步骤。本发明专利技术所述的消防介质能够获得更优的灭火效果并杜绝锂电池复燃。获得更优的灭火效果并杜绝锂电池复燃。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用消防介质、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及灭火剂组合物
，尤其涉及一种锂离子电池用消防介质、制备方法及其应用。
技术背景
[0002]储能电站是一种通过电化学电池或电磁能量存储介质进行可循环电能存储、转换及释放的设备系统，随着储能电站的逐渐推广，其存在的部分隐患也逐渐显露出来，如：其采用电池包的火灾隐患。
[0003]该火灾隐患是由于锂电池的热失控所导致的，其涉及的化学反应对温度的要求交底，且锂电池材料内本身具有氧元素可为热失控提供所需求的氧，这为火灾隐患的控制造成了难度的提升。
[0004]现有技术中，常规的灭火方案主要有两种，一是气体消防方案，采用全氟己酮或七氟丙烷作为灭火抑制剂，在电池包出现火灾时通过喷洒全氟己酮或七氟丙烷来进行灭火并抑制复燃。在密闭空间内，一定浓度的全氟己酮或七氟丙烷确实具有优良的降温和灭火效果。然而，作为气态灭火戒指，无论是全氟己酮还是七氟丙仅能扑灭锂电池表面的火焰，即便注入到密封电池箱内也难以突破电芯壳体的防护进而接触到锂电池的热失控源。并且，全氟己酮与七氟丙烷的灭火本质是通过气化吸热降低热源温度以及产生的气体隔绝氧气达到消防目的，如上所述，锂电池的热失控环境对温度的要求本身就比较低、且锂电池本身材料具有的氧元素可以为热失控反应提供氧，因此，气体消防方案很难阻碍热失控锂电池复燃。作为这一类消防方案的改进，可参考申请公布号为CN 113181589 A的中国专利技术专利公开的一种高效灭火剂，其内包含有作为灭火材料的全氟己酮和七氟环戊烷，能够起到灭火和部分阻燃作用。
[0005]常规灭火方案的另一种为液体消防方案，主要是采用水作为消防介质，通过把水直接注入到热失控电池内达到消防目的，该方案中，一方面水在低温下容易结冰，限制了其应用场景；另一方面因为水浸入到电芯内部后会与电芯内部锂发生反应，因此液体消防方案的消防效果也不是很理想。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本申请专利技术人对现有技术中的缺陷进行分析，寻找技术问题产生的原因，进一步对灭火剂的配方进行了设计和改进，以期获得更优的灭火效果并杜绝锂电池复燃，本专利技术的专利技术目的之一是提供一种锂离子电池用消防介质、目的之二是提供该消防介质的制备方法。目的之三是提供该消防介质的应用。
[0007]具体的技术方案在下方分别予以说明：
[0008]一种锂离子电池用消防介质，由气态消防组分和液态消防组分复配而成，其中：
[0009]所述气态消防组分为常温下不易挥发的稳定乳，所述稳定乳中包含有全氟己酮；
[0010]所述液态消防组分包含有聚二甲基硅氧烷。
[0011]该消防介质一方面通过气态消防组分降低热失控锂离子电池的温度，气态消防组分气化膨胀后也能够挤走火源附近的可燃气体和氧气，另一方面，基于气态消防组分的降温效应，得以通过液态消防组分中的聚二甲基硅氧烷侵入材料层级内、对锂离子电池内部材料进行包覆以阻断电化学反应，在电芯内部从根本上控制热失控的源头，进而杜绝复燃现象。
[0012]专利技术的气态消防组分区别于常规的气态消防产品，其能够在常温下以不易挥发的液态形式稳定存在，对储存环境的要求较低，便于存放，并能够与专利技术的液态消防组分相复配形成消防介质，保障了消防体系的稳定性。
[0013]专利技术的液态消防组分则区别于水介质，水介质主要通过水与锂离子电池内部的锂接触后，由新的化学反应取代内部的原电化学反应，同时，大量的水稀释降低了反应强度，从而达到消防目的，本专利技术液态消防组分则通过聚二甲基硅氧烷在锂离子电池内部包覆隔离电化学反应材料，从而终止热失效反应，防止复燃，达到消防目的。
[0014]优选的，所述稳定乳包含有如下重量含量的物质：
[0015]聚山梨酯80，20～35％；
[0016]聚氧乙烯40氢化甘油碱溶液，35～55％；
[0017]分散剂，5～10％；
[0018]全氟己酮，15～25％。
[0019]优选的，所述分散剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙二醇的锂盐或钠盐、聚乙烯醇的锂盐或钠盐中的至少一种，这些分散剂在提高均混作用的同时可提高热稳定性。
[0020]所述稳定乳中，全氟己酮本身是一种不含离子的有机氟化物，所以选择非离子型乳化剂聚山梨酯80与其复配使用，在稳定乳的制备过程中，全氟己酮打散成微粒状且被油液包覆形成乳滴，该乳滴液产生的气压较小，且被包覆油液所限制，即便部分气化依然会保持在乳油中，同时由于全氟己酮的微粒很小，其局部的气液平衡也容易达成，这也是稳定乳较为稳定原因之一。
[0021]优选的，为了适配锂电池的低温消防应用环境，所述液态消防组分为聚二甲基硅氧烷，通常采用低粘度的硅油，基于硅油的特性，专利技术消防介质可在低于
‑
50℃的环境下应用。
[0022]优选的，所述气态消防组分和所述液态消防组分的体积比为1:2～2:1。更优选的，所述气态消防组分和所述液态消防组分的体积比为1:1。
[0023]上述任一技术方案所述的稳定乳的制备方法，包含有如下步骤：
[0024]S1：按照配方取一定体积的聚氧乙烯40氢化甘油中搅拌、加热到40
±
5℃混合均匀，得到聚氧乙烯40氢化甘油碱溶液；
[0025]S2：按重量要求称取聚山梨酯80、分散剂以及全氟己酮加入到所述聚氧乙烯40氢化甘油碱溶液中，在常温下搅拌均匀，然后加热至40
±
5℃，再进行搅拌，得到混合液；
[0026]S3：冷却，即得到包含有全氟己酮的稳定乳。
[0027]上述任一技术方案所述的锂离子电池用消防介质的应用，用于锂离子电池的热失控消防，尤其是用于储能电站中锂离子电池的热失控消防。
[0028]具体的，发生火灾时，将所述消防介质通过消防通道注入到锂离子电池系统的最小封装结构插箱中以实现消防目的。
[0029]综上所述，本专利技术所述的技术方案具有以下主要的有益效果：
[0030]和现有技术相比，本专利技术所述的消防介质能够获得更优的灭火效果并杜绝锂电池复燃。
[0031]并且，消防介质的液态消防组分不与锂离子电池内部材料发生反应，提高了消防的安全性。
[0032]进一步地或者更细节的有益效果将在具体实施方式中结合具体实施例进行说明。
具体实施方式
[0033]下面结合实施例对本专利技术进行进一步的解释：
[0034]本申请实施例的技术方案所面临的核心技术问题来源于专利技术人对现有技术中技术问题的深入认识。
[0035]因此，在对技术问题深入认识的基础上，如何在灭火的同时防止锂电池复燃是专利技术人亟需解决的技术问题。
[0036]同时，如何使得含有全氟己酮的气态得以在常温下稳定存在也是专利技术人着力想要同步解决的技术问题。
[0037]需要说明的是，实施例并不构成对本专利技术权利要求保护范围的限制，根据实施例所提供/证明的技术构思，所属
技术人员能够合理预期的技术方案均应涵盖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用消防介质，其特征在于，由气态消防组分和液态消防组分复配而成，其中：所述气态消防组分为稳定乳，所述稳定乳中包含有全氟己酮；所述液态消防组分包含有聚二甲基硅氧烷。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用消防介质，其特征在于，所述稳定乳包含有如下重量含量的物质：聚山梨酯80，20～35％；聚氧乙烯40氢化甘油碱溶液，35～55％；分散剂，5～10％；全氟己酮，15～25％。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池用消防介质，其特征在于：所述分散剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙二醇的锂盐或钠盐、聚乙烯醇的锂盐或钠盐中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用消防介质，其特征在于：所述液态消防组分为聚二甲基硅氧烷。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用消防介质，其特征在于：所述气态消防组分和所述液态消防组分的体积比为1:2～3:2。6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池用消防介质，其特征在于：所述气态消防组分和所述液态消...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋远富，吴细彬，李季，王云霞，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：