电池消防灭火性能测试方法及灭火技术现状研讨！

消防灭火测试

1、测试目的

考虑到灭火体系导电性对电池的危害，电池单体灭火实验采用七氟丙烷、全氟己酮等不导电的灭火剂开展实验。消防设备在接收到来自预警系统的火灾喷淋信号之后，及时可靠的启动消防喷淋，并在规定时间内扑救明火，抑制温升防复燃。灭火测试不仅验证了所选灭火剂的灭火效能，也对消防喷淋方式、布局方式进行了验证。

2、测试布置及操作

（1）灭火剂参数：灭火剂喷嘴放置在支架上，指向电池安全阀和负极。喷口与支架所在平面和电池侧平面近似重合。整个实验过程通过放置在燃烧室视窗口外的摄像机进行记录。

（2）电池参数：实验采用与热失控火灾实验相同的电加热棒加热电池，加热功率参考国标设置；采用新威电池充放电循环仪实时测量电池电压。3个K型热电偶用耐高温胶带固定在电池表面（TC1~TC3）和安全阀前方（TC4），分别测量电池表面和上方的温度变化。TC1~TC3分别测量离加热器最远的电池侧面顶部、中心和底部温度。TC4置于安全阀上方10cm处测量火焰温度。在实验过程中，被测电池被放置在燃烧室内的电子天平上，平衡数据用于显示和记录电池在热失控和灭火过程中的质量损失。

（3）灭火时机：当电池安全阀产生明火时，关闭加热棒并释放灭火剂，灭火剂施用结束后等待电池自然冷却，实验结束。

（4）测试工况：过热触发电池单体、电池组和电池簇热失控并起火后，比较不同灭火剂的灭火效能。首先是进行单体热失控火灾和灭火实验，从灭火时长、环境温差和是否复燃等角度比较出较优的灭火剂，然后在电池组和电池簇体系中进行灭火效能和布局方式的验证。

灭火技术现状

1、水灭火

美国等国家采用在电池舱内设置注水消防管道，通过外部大量注水实现快速抑制火势的目的，然而储能系统电压高，注水可能导致锂离子电池内部短路，造成设备大面积损坏，存在扩大火势的风险。水喷雾、细水雾可以快速降温灭火，但在储能系统中锂电池模组和簇有外壳封闭，水滴因受遮挡而大部分无法穿透抵达火焰中心区，造成灭火效率降低，应用受限。此外，细水雾在灭火过程中可能会产生CO、HF、H2等有毒和易爆气体，增加了细水雾灭火的安全风险，细水雾虽然可以作为一种针对锂电池火灾的有效灭火方式，但应用时误喷可能带来水渍污染；电池系统电压高，水雾灭火时水的积聚可能造成短路放电等二次破坏，需要根据实际应用需求慎重选择。

2、气体灭火

气体灭火相比水灭火的优势在于绝缘性强、可快速扑灭明火。目前在锂电池储能系统中广泛应用的气体灭火方式是七氟丙烷(C3HF7)，灭火机理包括物理抑制和化学抑制，但物理抑制较化学抑制作用更大。七氟丙烷物理吸热主要分为气化潜热、比热和分解吸热。对于锂电池明火，七氟丙烷可在几秒内迅速扑灭，但喷射完成后容易发生复燃，原因在于七氟丙烷潜热仅为132kJ/kg，明火虽然扑灭，但由于无法对锂电池降温和中止热失控反应，锂电池内部化学反应仍持续产热导致复燃。而且在释放过程中，七氟丙烷遇高温会生成HF气体，可能威胁救援人员安全。

近年来，新型清洁气体灭火剂全氟己酮(C6F12O)开始得到关注，其灭火机理中化学抑制占主要部分，可通过含氟物质(CF3、CF2)捕获燃烧自由基，快速灭火。物理抑制主要是全氟己酮相变吸热，从而降低电池表面温度，全氟己酮的相变潜热为88kJ/kg，降温性能虽然有限，但比七氟丙烷好。为了提升全氟己酮在应用中的降温能力，采用间歇式喷放全氟己酮可提高降温效率，当占空比为54.3%时，效果最好。此外，需要注意当体积分数低于2%时，全氟己酮反而会增强电池温度，这可能是因为低浓度全氟己酮提升了火焰速度和绝热温度。而且全氟己酮在灭火后的MFED1(毒性指数)较高，达到了0.75。为实现灭火与安全的协调统一，针对锂电池火灾，建议全氟己酮的用量为2.9g/(W·h)。

通过对上述现状的分析，可以知道以全氟己酮为代表的氟基灭火剂具有优异的灭火性能，但降温效果还不够好且用量大、成本高。细水雾降温性能强，但可能会引发电池外短路，扩大火势。此外，目前灭火还主要集中在单体电芯试验研究，对于规模化储能系统应用还缺乏试验验证，亟需开展大尺寸电池模组火灾下的新型高效灭火试验研究。