清华大学团队实测导热油-变压器油-植物油-硅油-乙二醇-电子氟化液六种浸没式冷却工质的热失控
六种冷却工质实战对决：谁是电池热失控最优抑制剂？
浸没式冷却凭借高效换热、直接接触的优势，正成为储能电池热管理新方向。但冷却工质的选择直接决定热失控抑制效果，选型不当不仅无法灭火，反而可能助燃。热安全团队（thermsafe.cn）关注到，清华大学深圳国际研究生院联合清华四川能源互联网研究院开展对比实验，系统评测六种常用工质在86Ah磷酸铁锂电池热失控过程中的表现。
六大参赛工质一览
实验选取业内主流六种冷却介质，覆盖矿物油、醇类、氟化物三大品类：
| 工质名称 | 类别 | 核心特性 |
|---|---|---|
| 导热油 L-QD350 | 矿物油基 | 高温稳定性好，工业通用 |
| 10号变压器油 | 矿物油基 | 绝缘性能优异，电力行业标配 |
| 植物油 DS3天然酯 | 天然酯类 | 环保可降解，闪点高 |
| 硅油 50 cSt | 有机硅 | 化学稳定性强，温域宽泛 |
| 乙二醇原液 99.9% | 醇类 | 比热容大，换热效率高 |
| 氟化液 Novec-7200 | 氟碳化合物 | 不燃不爆，绝缘性极佳 |
实验结果：有的有效控火，有的火上浇油
触发热失控后，不同工质表现差异显著，现场现象与安全评级如下：
[图：六种冷却工质热失控抑制实验装置示意图]| 冷却工质 | 热失控现象 | 安全评级 |
|---|---|---|
| 植物油(DS3天然酯) | 产生少量白烟，后续逐步平息 | 优秀 |
| 乙二醇原液 | 各项指标表现均衡，冷却、抑制效果俱佳 | 优秀 |
| 10号变压器油 | 产生大量白烟，无自燃现象 | 一般 |
| 硅油(50 cSt) | 时序评价指标偏弱，热失控持续时间较长 | 偏弱 |
| 导热油(L-QD350) | 热失控过程中发生自燃 | 较差 |
| 氟化液(Novec-7200) | 热失控过程中发生自燃 | 较差 |
值得注意的是氟化液，该材料常以难燃特性著称，但在电池热失控的极端高温环境下依旧出现自燃。这说明仅凭工质本身的难燃属性，无法保障浸没式冷却系统安全，必须通过全工况实测进行验证。
关键结论：浸没量越大，抑制效果越好
针对综合表现最优的植物油，团队进一步开展浸没量变量实验。结果显示：植物油加注量越大，热失控发展越平缓，电池表面峰值温度越低，险情剧烈程度明显下降。该结论为工程设计提供重要依据，在成本允许范围内，适当提高浸没液位可大幅提升安全冗余。
综合选型方案
结合电压曲线、时序指标、热工参数多维度评估，植物油与乙二醇原液是浸没冷却场景下的优选工质。热安全团队结合工程场景给出选型建议：
- 应用场景：储能电站优先选植物油（环保、高闪点）；数据中心可选用乙二醇（成本低、换热强）
- 成本对比：植物油造价约为氟化液的1/10
- 运维要求：乙二醇需定期检测浓度与pH值
- 环保要求：植物油可生物降解，生态优势突出
发展展望
本次研究为浸没式冷却技术规模化应用扫清了工质选型障碍。后续还需针对300Ah及以上大容量电芯、高能量密度体系，持续验证工质抑制性能，同时评估长期运行下工质老化对防护效果的影响。
参考文献
- 阮文浩, 葛思远, 林诗杰 等. 不同冷却工质对电池热失控抑制效果的实验研究[J]. 储能科学与技术, 2025. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0975.
- 锂电池热安全与热管理测试解决方案，热安全团队（thermsafe.cn）内部资料.