【《锂离子电池储能系统灭火技术发展综述》11000字】

锂离子电池储能系统灭火技术发展综述锂离子电池火灾与普通火灾具有较大的区别，锂离子电池是一种含能物质，具有燃烧激烈﹑热蔓延迅速；毒性强﹑烟尘大﹑危险性大；易复燃﹑扑救难度大等特征。现有的灭火剂主要包括卤代烷1301﹑CO2﹑七氟丙烷等气体灭火剂，水、AF-31等水基型灭火剂，干粉、气溶胶等其他灭火剂。1.1洁净气体抑制根据FAA的统计数据ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>赵华</Author><Year>2009</Year><RecNum>672</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[112]</style></DisplayText><record><rec-number>672</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023144">672</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">赵华</style></author></authors><translated-authors><author>Hua,Zhao</author></translated-authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">锂电池鉴定与航空运输的难点</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中国民用航空</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>中国民用航空</full-title></periodical><pages>56-58</pages><number>05</number><keywords><keyword>锂电池</keyword><keyword>鉴定机构</keyword><keyword>收运</keyword><keyword>福建地区</keyword><keyword>非限制性</keyword><keyword>锂离子电池</keyword><keyword>锂离子二次电池</keyword><keyword>锂金属电池</keyword><keyword>航空运输</keyword><keyword>空运</keyword><keyword>交通运输经济</keyword></keywords><dates><year>2009</year><pub-dates><date>2009-05-20</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=MHJJ200905020&DbName=CJFQ2009%\2019-12-0421:11:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider><styleface="normal"font="default"size="100%">Cnki:</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">期刊</style></remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[112]，1991-2007年间所发生的电池事故中，27%是锂离子电池事故，而这些事故中，68％是由于内部或外部短路造成，15％是由于充电或放电造成，7％由于设备意外启动，10％为其他原因。另一方面，锂离子电池一旦出现燃烧情况，只有在它消耗完后，燃烧才能够被熄灭，目前在航空器上所配备的Halon1301（灭火剂）对熄灭锂离子电池燃烧根本起不了作用，锂离子电池在航空运输过程中安全风险较为突出。锂离子电池在发生燃烧爆炸之前都会经历热失控阶段，如果想要阻止锂离子电池发生火灾，就必须在热失控阶段就使用灭火剂降低其温度。FAA火灾研究小组对各种灭火剂降低锂离子电池热失控温度的有效性做了评估实验ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>凤四海</Author><Year>2017</Year><RecNum>752</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[113]</style></DisplayText><record><rec-number>752</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">752</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">凤四海</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">李枣</style></author></authors><translated-authors><author>Sihai,Feng</author></translated-authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">航空运输锂电池的危害与措施</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">电子测试</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>电子测试</full-title></periodical><pages>93-94</pages><number>06</number><keywords><keyword>航空运输</keyword><keyword>锂电池</keyword><keyword>危险</keyword><keyword>灭火</keyword></keywords><dates><year>2017</year><pub-dates><date>2017-04-15</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=WDZC201706050&DbName=CJFQ2017%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider><styleface="normal"font="default"size="100%">Cnki:</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">期刊</style></remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[113]。参与评估实验的灭火剂有：在常温常压下呈液态的水、Novec1230、AF-21、AF-31和A-B-D灭火剂以及在常温常压下呈非液态的灭火剂，包括Halon-1211、HalotronⅠ、FE-36、FM-200、CO2和Purple-K。实验结果表明，液体灭火剂冷却效果很好，作用在锂离子电池上能立即降低电池温度；相反地，非液体灭火剂基本没有冷却作用，电池温度一直在升高。但是，除了HalotronⅠ、FE-36、Purple-K以外，其余非液体灭火剂也能阻止锂离子电池的热失控发展，原因可能是因为锂离子电池具有更小的质量ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Maloney</Author><Year>2014</Year><RecNum>794</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[114,115]</style></DisplayText><record><rec-number>794</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">794</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Maloney,T.</author></authors></contributors><titles><title>ExtinguishmentofLithium-IonandLithium-MetalBatteryFires</title><secondary-title>USDepartmentofTransportation</secondary-title></titles><periodical><full-title>USDepartmentofTransportation</full-title></periodical><pages>46-51%\2019-12-0509:56:00</pages><dates><year>2014</year></dates><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Summer</Author><Year>2010</Year><RecNum>830</RecNum><record><rec-number>830</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">830</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Summer,StevenM.</author></authors></contributors><titles><title>FlammabilityAssessmentofLithium-IonandLithium-IonPolymerBatteryCellsDesignedforAircraftPowerUsage</title><secondary-title>FAAReport</secondary-title></titles><dates><year>2010</year></dates><publisher>USDepartmentofTransportation,FederalAviationAdministration%\2019-12-0509:58:00</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[114,115]。2003年，英国民航局（CAA）ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>CAA</Author><Year>2003</Year><RecNum>689</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[116]</style></DisplayText><record><rec-number>689</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023144">689</key></foreign-keys><ref-typename="Report">27</ref-type><contributors><authors><author>CAA</author></authors></contributors><titles><title>DealingWithIn-FlightLithiumBatteryFiresInPortableElectronicDevices%\2019-12-0421:36:00</title></titles><dates><year>2003</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[116]研究了水基型、Halon、FE-36、干粉灭火剂及灭火毯对扑救锂离子电池火灾的效果，旨在筛选出抑制便携式锂离子电池设备火灾的最佳灭火剂。并在此项研究的基础上，发布了飞机上便携式锂离子电池设备火灾处置技术指导手册。CAA针对便携式电子设备用典型锂离子电池，包括方形锂离子电池、柱状锂离子电池及镍氢锂离子电池等，搭建锂离子电池成组着火、电子设备着火及行李包内电子设备着火三类火灾模型，进行灭火实验，发现，火灾模型及灭火剂类型是影响锂离子电池火灾灭火效果的重要因素，且Halon和FE-36的灭火效果更好。通过此次项目研究，英国民航局（CAA）推荐Halon和FE-36灭火剂处置航班便携式锂离子电池设备火灾ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Lain</Author><Year>2003</Year><RecNum>892</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[117]</style></DisplayText><record><rec-number>892</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">892</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Lain,MJ</author><author>Teagle,DA</author><author>Cullen,J.</author><author>Dass,V.</author></authors></contributors><titles><title>DealingWithIn-FlightLithiumBatteryFiresInPortableElectronicDevices</title><secondary-title>CAAPAPER%\2019-12-2611:24:00</secondary-title></titles><periodical><full-title>CAAPAPER%\2019-12-2611:24:00</full-title></periodical><dates><year>2003</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[117]。为降低锂离子电池火灾危险性，中国船级社武汉规范研究所ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Hui</Author><Year>2015</Year><RecNum>608</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[93]</style></DisplayText><record><rec-number>608</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023026">608</key></foreign-keys><ref-typename="ConferenceProceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>Hui,Rao</author><author>Huang,Zhaoxia</author><author>Hui,Zhang</author><author>Xiao,Shuming</author></authors></contributors><titles><title>Studyoffiretestsandfiresafetymeasuresonlithiumionbatteryusedonships</title><secondary-title>2015InternationalConferenceonTransportationInformationandSafety(ICTIS)%\2019-12-0917:28:00</secondary-title></titles><dates><year>2015</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[93]开展了扑救船用动力锂离子电池火灾灭火剂有效性的研究，对比分析了二氧化碳，干粉及七氟丙烷灭火剂，以灭火时间，复燃率及产烟效果三个方面综合评价其有效性，单组实验进行三次平行实验。实验发现，使用二氧化碳灭火效果较差，出现了复燃；干粉灭火剂对锂离子电池火灾几乎没有效果，甚至在实验过程中还出现了爆炸；七氟丙烷灭火剂对扑救锂离子电池火灾效果最佳，未发生复燃。王青松等人ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[118]开展了干粉、CO2、HFC-227灭火剂对扑救锂离子电池火灾有效性的研究，发现HFC-227的效果良好。任常兴等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>任常兴</Author><Year>2018</Year><RecNum>738</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[119]</style></DisplayText><record><rec-number>738</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">738</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>任常兴</author><author>张欣</author><author>慕洋洋</author><author>李晋</author><author>XinZhang</author><author>YangyangMu</author><author>JinLi</author></authors><translated-authors><author>Changxing,Ren</author></translated-authors></contributors><titles><title>典型灭火气体对锂离子电池热失控作用特性研究</title><secondary-title>消防科学与技术</secondary-title></titles><periodical><full-title>消防科学与技术</full-title></periodical><pages>1215-1218</pages><volume>37</volume><number>09</number><keywords><keyword>锂离子电池</keyword><keyword>七氟丙烷</keyword><keyword>热失控</keyword><keyword>加速量热仪</keyword></keywords><dates><year>2018</year><pub-dates><date>2018-09-15</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=XFKJ201809022&DbName=CJFQ2018%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki:期刊</remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[119]采用大容量动力电池热安全测试装置（EV+ARC）开展了典型软包电池在空气、氮气和七氟丙烷气氛环境中热失控测试分析，主要结论如下：①空气状态下实验测定软包锂离子电池的初始放热温度为112℃，146~150℃内部隔膜完全损坏，进入热失控不可逆阶段，直至放热阶段热失控最高温度。锂离子电池燃爆阶段放热升温速率可达100℃/min以上，温度急剧上升，产生大量气体和热量。②在空气、氮气和七氟丙烷气氛中，锂离子电池热失控放热开始温度依次升高，放热持续时间依次缩短，且放热后最终温度依次降低。实验结果表明：七氟丙烷和氮气保护气氛提高了锂离子电池热失控的初始放热温度，缩短了起始放热时间，提高了锂离子电池的相对安全性。③无氧惰化环境，软包锂离子电池初始放热阶段较缓慢，一旦突破热失控不可逆温度即可进入热失控剧烈升温阶段，内部短路大面积产生，进入完全热失控状态。七氟丙烷气氛和氮气气氛环境提高了锂离子电池热失控放热的起点温度，降低了放热阶段最终热失控的温度。可知，惰化环境可提高锂离子电池的初始放热温度，延长热失控触发温度的来临时间。即通常气体抑制效果越好初始自放热测试时间越短，气体灭火剂对自放热诱导阶段的影响较大，对第二次放热至热失控的影响相对较弱。根据《气体灭火系统设计规范》(GB50370—2005)，自动灭火系统要求采用无导电性的七氟丙烷为灭火剂，并依据惰化设计浓度来设置七氟丙烷灭火剂配备量，同时利用电厂的氮气生产系统布置一套氮气灭火系统。自动灭火系统应具备自动运行、自动监测、自动灭火功能。七氟丙烷灭火剂喷洒持续时间为10s，喷洒完毕后使电池集装箱保持10min密封状态，使灭火剂充分扩散和灭火。当锂离子电池集装箱内气体灭火装置无法扑灭箱内火灾时，大量、持续喷水是针对锂离子电池火灾最有效的扑灭方法。通常情况下，锂离子电池集装箱设备现场水灭火系统可利用发电厂或变电站原有消防给水设施，给水压力应保证消防用水总量达到最大时，水枪充实水柱不应小于13m，并保证外集装箱端部安全位置喷水灭火时水柱可达箱内各处[99]ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>朱江</Author><Year>2018</Year><RecNum>736</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[34]</style></DisplayText><record><rec-number>736</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">736</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">朱江</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">张宏亮</style></author></authors><translated-authors><author>Jiang,Zhu</author></translated-authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">锂电池储能系统火灾危险性及防范措施</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">武警学院学报</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>武警学院学报</full-title></periodical><pages>43-45</pages><volume>34</volume><number>12</number><keywords><keyword>集装箱式锂电池</keyword><keyword>火灾危险性</keyword><keyword>防范措施</keyword></keywords><dates><year>2018</year><pub-dates><date>2018-12-25</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=WUJI201812010&DbName=CJFQ2018%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider><styleface="normal"font="default"size="100%">Cnki:</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">期刊</style></remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[34]。HarryWebsterADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Webster</Author><Year>2006</Year><RecNum>684</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[120]</style></DisplayText><record><rec-number>684</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023144">684</key></foreign-keys><ref-typename="Generic">13</ref-type><contributors><authors><author>Webster,Harry</author></authors></contributors><titles><title>FlammabilityAssessmentofBulkPacked,RechargeableLithium-IonCellsinTransportCategoryAircraft</title></titles><dates><year>2006</year></dates><urls><related-urls><url>/its/worldpac/techrpt/ar06-38.pdf%\2019-12-0422:09:00</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>[120]进行了典型的锂离子电池火灾的灭火测试，得出如下结论：①3%和5%的1301可以用于熄灭锂离子电池火灾，至少12分钟不复燃；②18650电池非常容易着火并喷出可燃的电解液体；③电解液的燃烧容易引起周围的电池着火；④1301对锂离子电池火灾非常有效，这一过程虽然电解液持续外喷，但是不会再次发生燃烧。Simons发布的白皮书ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Simens</Author><Year>2019</Year><RecNum>629</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[121]</style></DisplayText><record><rec-number>629</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023144">629</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Simens</author></authors></contributors><titles><title>FireprotectionforLi-ionbatteryenergystoragesystems</title></titles><dates><year>2019</year></dates><publisher>SimensAG%\2019-12-0510:20:00</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[121]指出，基于火源以及潜在的危险性，仅仅气体灭火剂适用于储能电站。为了避免有毒有害物质的产生，同时要实现全淹没的方式，只有氮气符合。如果考虑灭火剂本身对人员的影响，二氧化碳是不可取的。最后得出结论，只有氮气是符合储能电站灭火要求的。1.2液体抑制（1）细水雾李毅等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>李毅</Author><Year>2015</Year><RecNum>782</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[122]</style></DisplayText><record><rec-number>782</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">782</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>李毅</author><author>于东兴</author><author>张少禹</author><author>胡群明</author><author>刘欣</author><author>王健强</author><author>DongxingYu</author><author>ShaoyuZhang</author><author>QunmingHu</author><author>XinLiu</author><author>JianqiangWang</author></authors><translated-authors><author>Yi,Li</author></translated-authors></contributors><titles><title>典型锂离子电池火灾灭火试验研究</title><secondary-title>安全与环境学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>安全与环境学报</full-title></periodical><pages>120-125</pages><volume>15</volume><number>06</number><keywords><keyword>安全工程</keyword><keyword>锂离子电池</keyword><keyword>灭火试验</keyword><keyword>灭火剂</keyword><keyword>细水雾</keyword></keywords><dates><year>2015</year><pub-dates><date>2015-12-25</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=AQHJ201506026&DbName=CJFQ2015%\2019-12-0409:23:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki:期刊</remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[122]以应用范围较广的18650型钴酸锂锂离子电池并联构成的电动自行车用电池组为研究对象，开展灭火试验研究，研究发现，在喷雾强度为2.0L/(min·m2)、安装高度为2.4m的条件下，4次灭火试验中，无论是电池组位于2只喷头中心正下方或是4只喷头中心正下方，灭火系统采用局部应用方式或是全淹没方式，细水雾灭火系统都未能有效抑制或扑火；使用3%水成膜泡沫灭火剂能扑灭明火，但由于锂离子电池热失控后持续放热及释放出可燃气体和O2，无法实现完全灭火，出现复燃。戚瀚鹏ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戚瀚鹏</Author><Year>2015</Year><RecNum>783</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[123]</style></DisplayText><record><rec-number>783</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">783</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>戚瀚鹏</author></authors><tertiary-authors><author>张青松,</author></tertiary-authors><translated-authors><author>Hanpeng,Qi</author></translated-authors></contributors><titles><title>空运锂电池ULD集成灭火系统研究</title></titles><pages>82</pages><volume>硕士</volume><keywords><keyword>锂电池</keyword><keyword>火灾</keyword><keyword>集装器</keyword><keyword>细水雾</keyword><keyword>灭火系统</keyword><keyword>数值模拟</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><publisher>中国民航大学</publisher><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=1015659971.nh&DbName=CMFD2016%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki:硕士</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[123]根据锂离子电池燃烧实际数据，利用PyroSim软件建立了AKE型集装器的仿真模型，并针对细水雾参数对灭火效果的影响进行了深入的分析和探讨。针对雾滴直径的仿真结果表明，随着雾滴直径的减小，细水雾的灭火效果逐渐增强。50μm、100μm、200μm这三种雾滴直径的细水雾能够有效扑灭ULD内的锂离子电池火灾，而雾滴直径为400μm和600μm的细水雾则在火灾发生后200s时无法将环境温度降低至锂离子电池及包装瓦楞纸箱的自燃点之下，但当雾滴直径缩小到一定程度后继续减小其直径，灭火效果不会得到明显的提升。通过对30m/s、50m/s、70m/s的喷雾速度进行仿真，结果表明虽然较高的喷雾速度会在一定程度上提升灭火性能，但提升幅度并不明显。随后保持其它条件不变，调整喷雾强度进行多次仿真模拟，模拟数据显示喷雾强度会对细水雾的灭火性能产生很大的影响，喷雾强度越大，细水雾所需的灭火时间越短，其灭火效果越好。但当喷雾强度增大到2L/min以上后，继续增大喷雾强度，对灭火效果的提升幅度有限。在喷雾角度方面，通过对15°、30°、45°、60°和75°五个不同喷雾角度的仿真模拟，确定了60°为最佳的喷雾角度，此时的灭火效果最佳，45°及75°次之，15°及30°的灭火效果最差。最后，针对喷头位置与喷雾方向的灭火效果的影响进行了仿真分析，结果表明对于初始火源位置位于ULD底部中心时的火灾，喷头设置在顶角及侧壁中心（方向为45°斜向上）都呈现了良好的灭火效果，而喷头设置在底脚处则无法有效抑制ULD内发生的锂离子电池火灾。姜乃文ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>姜乃文</Author><Year>2017</Year><RecNum>753</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[124]</style></DisplayText><record><rec-number>753</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">753</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>姜乃文</author></authors><tertiary-authors><author>张青松,</author></tertiary-authors><translated-authors><author>Naiwen,Jiang</author></translated-authors></contributors><titles><title>细水雾抑制空运锂电池火灾机理及自动控制研究</title></titles><pages>97</pages><volume>硕士</volume><keywords><keyword>锂电池</keyword><keyword>火灾</keyword><keyword>细水雾</keyword><keyword>数值模拟</keyword><keyword>自动控制</keyword></keywords><dates><year>2017</year></dates><publisher>中国民航大学</publisher><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=1017720123.nh&DbName=CMFD2018%\2019-09-1911:31:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki:硕士</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[124]开展了不同电量、不同数量、不同排列方式的锂离子电池燃烧实验与细水雾灭火实验，研究结果表明，细水雾能够有效抑制锂离子电池火灾；在流量4L/min、喷射速度30m/s、喷雾锥角60°的条件下细水雾抑制实验规模的空运锂离子电池火灾推荐用水量区间为243mL~591mL。NASA研究开发了一款高效细水雾灭火装置，用以处置航天飞机内的锂离子电池设备火灾[105,106]。朱明星等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>朱明星</Author><Year>2018</Year><RecNum>740</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[125]</style></DisplayText><record><rec-number>740</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">740</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">朱明星</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">朱顺兵</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">罗炜涛</style></author></authors><translated-authors><author>Mingxing,Zhu</author></translated-authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">含表面活性剂细水雾抑制锂离子电池火灾研究</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">消防科学与技术</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>消防科学与技术</full-title></periodical><pages>799-803</pages><volume>37</volume><number>06</number><keywords><keyword>表面活性剂</keyword><keyword>复配</keyword><keyword>锂离子电池</keyword><keyword>细水雾</keyword><keyword>灭火试验</keyword></keywords><dates><year>2018</year><pub-dates><date>2018-06-15</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=XFKJ201806032&DbName=CJFQ2018%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider><styleface="normal"font="default"size="100%">Cnki:</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">期刊</style></remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[125]利用含有绿色表面活性剂的细水雾进行锂离子电池的火灾灭火试验，试验样品包括阴离子型表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠（AEC）、单烷基醚磷酸酯钾（MAEPK）；非离子型表面活性剂：脂肪酸酯聚氧乙烯醚（FMEE）、癸基葡萄糖苷（APG10）。结果表明MAEPK-FMEE复配溶液对锂离子电池火的灭火效果比AEC-APG10复配溶液要好，AECAPG10复配溶液比纯水好。释放灭火剂后，开始阶段温度下降不明显，当灭火剂的降温速率大于锂离子电池的热释放速率时，温度开始迅速下降。张青松等ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[126,127]利用自主设计的实验平台，探究含复合添加剂的细水雾对锂离子电池火灾的抑制效果。通过模拟含复合添加剂细水雾抑制锂离子电池火灾实验，研究不同添加剂浓度对细水雾抑制锂离子电池火灾性能的影响，得到如下结论：①实验配置的复合添加剂可以有效增强细水雾的灭火性能，每种添加剂浓度作用下均未出现第二次燃爆现象；且与纯水细水雾相比冷却速率较大，第一节电池最高温度、二次温度峰值较低；②复合添加剂存在着效果最好的添加剂浓度。对于锂离子电池火灾而言，通过对电池最高温度、冷却速率以及第二次峰值温度等指标进行综合评价，本实验灭火效果最好的添加剂浓度为4.0%；③实验选用的添加剂为多种组分，其中乳酸钠增强了细水雾的化学灭火作用，尿素和表面活性剂增强了细水雾的物理吸热作用。抑制锂离子电池火灾的灭火机理是物理作用和化学作用的耦合；④不同种类的添加剂对细水雾抑制锂离子电池热失控效果的影响不同。对于本实验中3种物理添加剂而言，效果最佳的是FC-4，十二烷基苯磺酸钠最差，三乙醇胺居中，其余4种化学添加剂的排序为：尿素＞磷酸二氢铵＞碳酸氢钾＞氯化钠；⑤不同添加剂抑制锂离子电池热失控效果随浓度变化趋势不同。随着FC-4添加浓度增加，抑制效果逐渐下降；三乙醇胺与十二烷基苯磺酸钠的抑制效果随着浓度增加变化趋势均为先增加后下降；对于化学添加剂来说，较为特殊的是氯化钠，随着添加浓度增加其变化趋势呈现“M”形；其余3种均随着浓度增加而增加，达到一个临界值后开始下降或保持不变；⑥添加剂不只是从一个方面影响细水雾抑制锂离子电池热失控，而是多种因素综合作用，例如尿素作用效果是细水雾物理作用与其化学作用耦合的结果，每种添加剂均存在着一个最佳的添加浓度。对FC-4、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠来说该浓度分别为0.16%，0.12%，1.6%；尿素、磷酸二氢铵、碳酸氢钾以及氯化钠浓度分别为0.32%，10%，5%，12%。周征等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>周征</Author><Year>2019</Year><RecNum>719</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[128]</style></DisplayText><record><rec-number>719</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027430">719</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>周征</author><author>杨建华</author><author>朱平</author><author>张琴</author><author>朱顺兵</author><author>JianhuaYang</author><author>PingZhu</author><author>QinZhang</author><author>ShunbingZhu</author></authors><translated-authors><author>Zheng,Zhou</author></translated-authors></contributors><titles><title>含添加剂细水雾灭动力锂离子电池火灾实验</title><secondary-title>消防科学与技术</secondary-title></titles><periodical><full-title>消防科学与技术</full-title></periodical><pages>512-516</pages><volume>38</volume><number>04</number><keywords><keyword>动力锂电池</keyword><keyword>火灾</keyword><keyword>表面活性剂</keyword><keyword>复配比例</keyword><keyword>细水雾灭火系统</keyword></keywords><dates><year>2019</year><pub-dates><date>2019-04-15</date></pub-dates></dates><urls><related-urls><url>/KCMS/detail/detail.aspx?FileName=XFKJ201904022&DbName=CJFQ2019%\2019-12-0409:22:00</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki:期刊</remote-database-provider><language>Chinese</language></record></Cite></EndNote>[128]自主设计的动力锂离子电池火灾灭火实验装置，对含表面活性剂细水雾抑制动力锂离子电池火灾的有效性进行研究。通过分析含单一表面活性剂细水雾作用下电池灭火时间、温度及降温速率等参数的变化，在此基础上进行筛选、复配，研究含复合表面活性剂细水雾抑制动力锂离子电池火灾的有效性，得出最优复配比例。从灭火时间上看，纯水细水雾不能有效熄灭动力锂离子电池火，需要时间约137s，基本接近于动力锂离子电池自由燃烧时间，而添加了表面活性剂后，灭火时间大大缩短，均能有效灭火，但不同表面活性剂细水雾抑制动力锂离子电池火灾的能力有所差别，所需灭火时间由小到大依次为：SDBS＜EL-20＜X-405＜SDS＜Tween-80。CelinaMikolajczak等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Mikolajczak</Author><Year>2012</Year><RecNum>824</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[129]</style></DisplayText><record><rec-number>824</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">824</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Mikolajczak,Celina</author><author>Kahn,Michael</author><author>White,Kevin</author><author>Long,RichardThomas</author></authors></contributors><titles><title>Lithium-IonBatteriesHazardandUseAssessment</title><secondary-title>SpringerBriefsinFire</secondary-title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Springer%\2019-12-0422:33:00</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[129]根据分析他人的研究报告得出主要结论：①根据目前的已有的实验结果，很难对水喷淋系统熄灭锂离子电池火灾做出综合评价；②水喷淋的设计量和流量对热失控的影响不知道；③水喷淋是否会对内部的锂离子电池产生高压危害有待进一步确认；④水喷淋灭火是否对周围的环境产生影响有待进一步确认；⑤传统的水喷淋系统可能并不是最有效的灭火方式；⑥不同阶段的灭火方式需要不同的策略。此外，日本消防法也明确规定，存储有1000L以上电解液的场所属于危险物质场所，200L以上的电解液即属于少量危险物质，需要向当地消防部门汇报。锂离子电池灭火后的温度大约在190℃，必须进行降温措施才能防止复燃。（2）其他液体灭火剂 德国机动车监督协会（DEKRE）ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Egelheaf</Author><Year>2013</Year><RecNum>660</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[130]</style></DisplayText><record><rec-number>660</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617023144">660</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Egelheaf,Markus</author><author>Kress,David</author><author>Wolpert,Dieter</author></authors></contributors><titles><title>FireFightingofLi-IonTractionBatteries</title><secondary-title>SAEInternational</secondary-title></titles><periodical><full-title>SAEinternational</full-title></periodical><volume>1</volume><number>2%\2019-12-0509:09:00</number><dates><year>2013</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[130]参照电动汽车锂离子电池结构，使用正庚烷引燃锂离子电池的方式，搭建了火灾模型，对比了水，F-500及Firesorb凝胶灭火剂三种药剂对扑救锂离子电池火灾的效果，正庚烷自由燃烧时间约为11min，20min后消防员开始灭火。通过模拟实验，德国机动车监督协会（DEKRE）发现，水可成功扑救电动汽车锂离子电池火灾，但存在耗水量大，扑救时间长等不足。F-500和Firesorb等添加剂可有效提高锂离子电池火灾扑救效率，灭火时间从几十秒缩短至几秒，且大大减少耗水量。为评价灭火剂的降温能力，美国联邦航空管理局（FAAADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Maloney</Author><Year>2014</Year><RecNum>794</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[114,115]</style></DisplayText><record><rec-number>794</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">794</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Maloney,T.</author></authors></contributors><titles><title>ExtinguishmentofLithium-IonandLithium-MetalBatteryFires</title><secondary-title>USDepartmentofTransportation</secondary-title></titles><periodical><full-title>USDepartmentofTransportation</full-title></periodical><pages>46-51%\2019-12-0509:56:00</pages><dates><year>2014</year></dates><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Summer</Author><Year>2010</Year><RecNum>830</RecNum><record><rec-number>830</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="zseees9pf9szatezdr4x0zzh29dtxp09f00f"timestamp="1617027431">830</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Summer,StevenM.</author></authors></contributors><titles><title>FlammabilityAssessmentofLithium-IonandLithium-IonPolymerBatteryCellsDesignedforAircraftPowerUsage</title><secondary-title>FAAReport</secondary-title></titles><dates><year>2010</year></dates><publisher>USDepartmentofTransportation,FederalAviationAdministration%\2019-12-0509:58:00</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[114,115]搭建了一个模拟实验平台。灭火剂经过1/4英寸的管道喷洒到铝板正中央，铝板热功率为750W，采集铝板的温度变化，从而判断灭火剂的降温能力。实验有针对性地对比了Halon1211灭火剂，水基型灭火剂，如水、AF-31、AF-21、A-B-D灭火剂，洁净气体灭火剂，如FM-200、FE-36、HalotronⅠ，干粉灭火剂Purple-K，新型灭火剂Novec1230共10种灭火剂。结果显示，水基型灭火剂具有良好的降温能力，且随着灭火剂用量的增加及喷洒流量的降低，其降温能力显著提高；而非水基型灭火剂降温能力偏低，且随着灭火剂用量的增加，其降温能力变化不大。FAA在灭火剂降温效应评价实验的基础上，开展了抑制锂离子电池火灾的模拟实验研究。实验选用了18650标准锂离子电池，电池容量为2600mAh，SOC为50%。通过镍铬线将5块锂离子电池并排连接，相邻电池间及电池两侧均布置有热电偶，用以监测灭火过程中的温度变化。结果显示，在没有灭火剂的条件下，所有锂离子电池均发生失控，而仅需500mL液体类灭火剂即可有效抑制锂离子电池火灾的传播，但非液体类灭火剂不起作用。美国联邦航空管理局（