鋰電池火災(zāi)(尤其是熱失控引發(fā)的火災(zāi))因其高能量密度、強(qiáng)復(fù)燃性和伴隨的有毒氣體釋放,滅火難度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)火災(zāi)。其滅火機(jī)理需針對(duì)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)失控-熱積累-產(chǎn)氣爆炸”的核心過(guò)程,結(jié)合化學(xué)抑制、物理冷卻、隔絕氧氣及阻斷熱傳遞等多重機(jī)制。
1.抑制化學(xué)反應(yīng)鏈(化學(xué)滅火)
鋰電池?zé)崾Э氐谋举|(zhì)是正極分解、電解液燃燒等鏈?zhǔn)椒磻?yīng)失控。滅火劑需通過(guò)捕獲燃燒自由基(如 H?、OH?)阻斷反應(yīng)鏈,從根源滅火。
全氟己酮/七氟丙烷等氣體滅火劑:通過(guò)釋放鹵素自由基(如F?)與燃燒自由基結(jié)合,抑制反應(yīng)速率(滅火速度可達(dá)10?3秒級(jí))。
干粉滅火劑(如ABC干粉):依賴(lài)磷酸銨鹽分解產(chǎn)生非活性物質(zhì),覆蓋燃燒表面中斷反應(yīng)。
2.強(qiáng)制冷卻降溫(物理滅火)
鋰電池?zé)崾Э貢r(shí)內(nèi)部溫度可達(dá)1000℃以上,需快速降低電池本體及周?chē)h(huán)境溫度至燃點(diǎn)以下(通常<200℃),防止熱擴(kuò)散及復(fù)燃。
細(xì)水霧/水基滅火劑:通過(guò)霧化水(粒徑<400μm)汽化吸熱,表面降溫速率可達(dá)4℃/s以上,配合納米添加劑(如Al?O?)可提升冷卻效率22.5%。
相變材料(PCM)/冰漿:利用固態(tài)-液態(tài)相變吸熱(如冰融化吸熱334kJ/kg),降低電池組整體溫度。
3.隔絕氧氣與熱傳遞(物理阻隔)
鋰電池燃燒需氧氣參與,且熱失控易通過(guò)輻射、傳導(dǎo)引發(fā)相鄰電池起火。阻斷氧氣供應(yīng)并隔離熱源是關(guān)鍵。
滅火毯/泡沫覆蓋:使用陶瓷纖維毯或高穩(wěn)定泡沫(如復(fù)合型微細(xì)泡沫)覆蓋燃燒電池,隔絕氧氣(氧氣濃度降至15%以下可滅火)。
防火隔板/水幕:在電池組間設(shè)置巖棉隔板或水幕,阻斷熱輻射(熱流密度降低>60%)。
4.抑制熱失控傳播(鏈?zhǔn)阶钄啵?/p>
單個(gè)電池?zé)崾Э乜赡芤l(fā)“熱擴(kuò)散-連鎖反應(yīng)”(即“熱失控蔓延”),需通過(guò)化學(xué)或物理手段切斷能量傳遞路徑。
新型抑制劑(如3F-165N):針對(duì)鋰電池設(shè)計(jì)的復(fù)合藥劑,可在高溫下釋放惰性氣體(如N?)和冷卻粒子,降低相鄰電池溫升速率(ΔT<5℃/min)。
噴水冷卻未燃電池:對(duì)未起火電池持續(xù)噴水(流量≥10L/min?m2),通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流降低熱輻射影響。
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