一种高效多功能的水基锂电池灭火添加剂及制备方法与流程

本发明属于锂电充放电设备灭火，涉及一种高效多功能的水基锂电池灭火添加剂及制备方法。

背景技术：

1、电化学储能受地理条件影响较小，建设周期短，可灵活运用于电力系统各环节及其它各类场景中。在电池储能站快速发展的同时，锂电池材料及制造工艺、pcs质量问题或者系统集成商施工能力良莠不齐，电池储能火灾隐患较为严重，起火事故频繁。锂电池一旦内部短路或外部短路导致电池短时间产生大量热量，引发正负极活性物质和电解液反应分解，产生大量的热和可燃性气体，导致电池起火或者发生爆炸。消防系统作为储能安全的最后一道防线有着至关重要的作用。目前，常用的灭火剂主要有二氧化碳、七氟丙烷、全氟己酮和细水雾等。二氧化碳和七氟丙烷的灭火和降温效果均较差，且电池火焰熄灭后易发生复燃。全氟己酮的灭火效果好，但是其降温效果不显著。而细水雾降温好，但是灭火效果不如全氟己酮，且对电池系统可造成二次伤害。

2、消防产品质量直接关系到火灾发生后消防安全系统能否有效运行。由于储能电站分布在我国各地，其昼夜环境温差大，且温度湿度不尽相同。在储能系统中通常需要具备多功能的多级消防系统联合发挥作用，如气体灭火剂+喷雾水枪达到持续灭火及降温的目的。因此使水基的药剂能否正常使用及在其储存的过程中减缓其对管路的腐蚀至关重要。由于我国某些地域的气候差别如西北部气温时常会降至-20℃以下，且昼夜温差大对设备的要求就更高了。

技术实现思路

1、本发明针对水基灭火药剂存在降温速率慢、储存管道易腐蚀、储存温度范围窄等问题，提出了一种能降低水溶液凝固点、高效减缓金属腐蚀以及具备高导热系数的高效多功能的水基锂电池灭火添加剂及制备方法，在少量添加的情况下即可达到低凝固点、低腐蚀、长寿命，对铜、钢等材料的防腐蚀性均小于1mg/(d·dm2)，可实现低温条件下(-25℃)各类金属管路稳定储存、快速扑灭及有效抑制锂电池复燃，且不会影响消防药剂原本的使用性能，在有效应对储能电站热失控等突发状况方面具有潜在的应用潜景。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种高效多功能的水基锂电池灭火添加剂，包括缓蚀剂、纳米流体和溶剂水，所述缓蚀剂在溶剂水中的质量百分比为2％～50％，所述纳米流体在溶剂水中的质量百分比为0.01％～10％。

4、优选地，所述缓蚀剂在溶剂水中的质量百分比为9％～20％，所述纳米流体在溶剂水中的质量百分比为0.05％～0.5％。

5、优选地，所述缓蚀剂包括苯并三氮唑、咪唑啉酮、磷酸三乙醇胺、聚天冬氨酸、n-吡咯烷酮、c6-c16全氟代烷基乙醇磷酸酯铵、异辛酸、哌啶、苯甲酸钠、四甲基硫脲的一种或几种。

6、优选地，所述纳米流体包括氧化铝、二氧化硅、氧化石墨烯、氧化锡、二氧化锰中的一种或几种。

7、更优选地，所述纳米流体的尺寸为2～200nm，更优选2～50nm。

8、优选地，还包括ph缓冲液，所述ph缓冲液包括tris、tricine、甘氨酸、硼砂、吡啶、对苯二胺、甲基哌嗪的一种或几种。

9、更优选地，所述ph缓冲液在溶剂水中的质量百分比为0.2％～1％。

10、优选地，所述溶剂水为超纯水。

11、本发明采用添加咪唑、氨基酸、磷酸醇胺、吡咯烷酮类等缓蚀剂提高水基消防药剂在各种管路里的适用性，另一方面，为了降低抗冻剂含量提高消防药剂的使用性能，本发明采用添加极少量的纳米流体助剂，进一步降低水基消防药剂的冰点及提高相应的导热系数，以应对严寒气候并提高电池灭火功效。通过组分与配比上的协同本发明提供的高效多功能的水基锂电池灭火添加剂的成分简单，能添加进一系列需要防冻功能的水溶液中使用，且所需添加剂用量小，效果明显。

12、本发明还提供了上述水基锂电池灭火添加剂的制备方法，包括：首先在水中加入缓蚀剂配置成缓蚀溶液，调节ph至7.0～8.5，再向溶液中加入纳米流体，超声分散均匀。

13、优选地，超声频率为20～60khz，超声时间为30min。

14、由于上述添加剂的加入，本发明与现有技术相比具有下列优点：

15、相比于传统的需要添加比例10％～40％的醇类如乙二醇、丙三醇类降低溶液凝固点至-20℃，只需加入小于1％的本添加剂便可达到-25℃，且本添加剂具有清除活性氧的能力如：清除羟自由基、一氧化氮自由基、过氧亚硝酸盐等，还能增强水基消防药剂的灭火性能。至于缓蚀方面的作用，本添加剂中成分简单，普适性高，添加后国标测试对铜、钢、铝等的腐蚀性均小于1mg/(d·dm2)。

技术特征：

1.一种高效多功能的水基锂电池灭火添加剂，包括缓蚀剂、纳米流体和溶剂水，所述缓蚀剂在溶剂水中的质量百分比为2％～50％，所述纳米流体在溶剂水中的质量百分比为0.01％～10％。

2.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述缓蚀剂在溶剂水中的质量百分比为9％～20％，所述纳米流体在溶剂水中的质量百分比为0.05％～0.5％。

3.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述缓蚀剂包括苯并三氮唑、咪唑啉酮、磷酸三乙醇胺、聚天冬氨酸、n-吡咯烷酮、c6-c16全氟代烷基乙醇磷酸酯铵、异辛酸、哌啶、苯甲酸钠、四甲基硫脲的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述纳米流体包括氧化铝、二氧化硅、氧化石墨烯、氧化锡、二氧化锰中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述纳米流体的尺寸为2～200nm。

6.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，还包括ph缓冲液，所述ph缓冲液包括tris、tricine、甘氨酸、硼砂、吡啶、对苯二胺、甲基哌嗪的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述ph缓冲液在溶剂水中的质量百分比为0.2％～1％。

8.根据权利要求1所述的水基锂电池灭火添加剂，其特征在于，所述溶剂水为超纯水。

9.权利要求1～8任意一项所述的水基锂电池灭火添加剂的制备方法，包括：首先在溶剂水中加入缓蚀剂配置成缓蚀溶液，调节ph至7.0～8.5，再向溶液中加入纳米流体，超声分散均匀。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，超声频率为20～60khz，超声时间为30min。

技术总结本发明提供了一种高效多功能的水基锂电池灭火添加剂及制备方法，水基锂电池灭火添加剂包括缓蚀剂、纳米流体和溶剂水，所述缓蚀剂在溶剂水中的质量百分比为2％～50％，所述纳米流体在溶剂水中的质量百分比为0.01％～10％。在少量添加的情况下即可达到低凝固点、低腐蚀、长寿命，对铜、钢等材料的防腐蚀性均小于1mg/(d·dm2)，可实现低温条件下(‑25℃)各类金属管路稳定储存、快速扑灭及有效抑制锂电池复燃，且不会影响消防药剂原本的使用性能，在有效应对储能电站热失控等突发状况方面具有潜在的应用潜景。技术研发人员：黄泽宇,黄志梅,方淳,吴小员,刘磊,吴仕,张玉受保护的技术使用者：南京锂泰新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6