一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂及其制备方法技术

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高冷却性水基灭火剂及其制备方法，所述水基灭火剂包括以下质量份的组分：有机硅表面活性剂4～5.4份，氟表面活性剂0.1～0.25份，碳氢表面活性剂0.1～2份，多元醇类0.5～1.6份，酯类0.3～4份，金属盐0.001～0.002份，水90～94份。本发明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，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。剂的稳定性和均一性。剂的稳定性和均一性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂及其制备方法


[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高冷却性水基灭火剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]火灾是一种在时间、空间上不受控制的燃烧现象，及时有效地对燃烧物进行冷却是灭火的重要途径，因此冷却性能是灭火剂重要的核心性能之一。锂离子电池的热失控过程存在着电池材料密闭、化学反应复杂、放热量大、放热速度快等特征，因此，针对锂离子电池热失控火灾的高冷却性水基灭火剂通过有效减缓内部化学反应速率，从源头解决热量的产生问题；通过对电池外部的快速降温，及时解决电池与电池之间热量传播的问题，防止热失控火灾规模的不断扩大。其中，高冷却特性的判断以电池表面热电偶记录的温度曲线判断为主，以火焰的熄灭时间判断为辅。原因在于，即使火焰被灭火剂扑灭，在温度较高的情况下，热失控的锂离子电池也极有可能发生复燃，因此，温度曲线的快速下降才是判定锂离子电池热失控火灾灭火剂冷却效能的关键指标。

技术实现思路

[0003]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高冷却性水基灭火剂及其制备方法。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂，包括以下质量份的组分：
[0005][0006][0007]本专利技术提供的锂离子电池专用高冷却性水基灭火剂能高效抑制锂离子电池火灾，尤其是采用优化的灭火剂配方使得该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，提高灭火剂的稳定性和均一性。/>[0008]作为优选，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，优选为JFC
‑
M。本专利技术采用特定的碳氢表面活性剂尤其是JFC
‑
M在高温环境下体现出的稳定性能够有效保证在锂离子电池热失控的特殊高温的环境下依旧稳定、有效的发挥高冷却特性。
[0009]作为优选，所述金属盐选自NaHCO3、Na2CO3、KHCO3、K2CO3中的一种或多种，优选为NaHCO3。本专利技术为遵循《水系灭火剂》(GB17835
‑
2008)中对水系灭火剂混合液技术性能pH值6.0
‑
9.5的要求，选择少量金属盐对pH值进行调节的同时，尤其是选自NaHCO3、Na2CO3、KHCO3、K2CO3的金属盐还利于配方体系中其他组份进一步提高冷却效果，采用NaHCO3的效果最佳。
[0010]进一步优选，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％时的黏度在2mpa
·
s～3mpa
·
s之间。
[0011]进一步优选，所述有机硅表面活性剂为有机硅HY
‑
6085。
[0012]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。
[0013]进一步优选，所述氟表面活性剂为FS
‑
3100。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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
‑
3100、JFC
‑
M、NaHCO3、正丁醇和磷酸三丁酯能显著提高灭火剂的冷却性能。
[0017]进一步优选，所述锂离子电池用高冷却性水基灭火剂由以下质量份的组分组成：
[0018][0019]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。
[0020]根据本专利技术实施例提供的锂离子电池专用水基灭火剂，其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。
[0021]本专利技术提供的锂离子电池专用高压(≥3.5MPa)超细水雾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专用细水雾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、高温条件下冷却性能明显且更加环保。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。
[0022]第二方面，本专利技术还提供所述的锂离子电池用高冷却性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。
[0023]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。
[0024]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％。
[0025]再一方面，本专利技术提供所述锂离子电池用高冷却性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。
[0026]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过对所选的有机硅表面活性剂、氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、多元醇、金属盐等组分的复配，相对于其他灭火剂，本专利技术能够使热失控的锂离子电池更加快速的实现温度下降、有效冷却且不发生复燃。本专利技术通过复配在常温环境下即可得到稳定均一的灭火剂，制备简单，存储方便。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中需要使用的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用高冷却性水基灭火剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：2.根据权利要求1所述的锂离子电池用高冷却性水基灭火剂，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中的一种或多种，优选为JFC
‑
M；所述金属盐选自NaHCO3、Na2CO3、KHCO3、K2CO3中的一种或多种，优选为NaHCO3。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用高冷却性水基灭火剂，其特征在于，所述有机硅表面活性剂的表面张力20～22nN/m，含量为3～5.5％时的黏度在2mpa
·
s～3mpa
·
s之间；优选的，所述有机硅表面活性剂包含有机硅HY
‑
6085。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池用高冷却性水基灭火剂，其特征在于，所述氟表面活性剂包含FS
‑
3100、FC
‑
4430、FS
‑
300、1850A中的一种或多种，优选为FS
‑
3100。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的锂离子电池用高冷却性水基灭火剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱新明，张建琪，袁帅，刘一帆，常崇烨，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：