六种冷却工质浸没式热失控抑制效果对比实验：植物油与乙二醇脱颖而出
六种冷却工质浸没式热失控抑制效果对比实验：植物油与乙二醇脱颖而出
引言
浸没式冷却作为换热效率最高的热管理方案，其冷却工质的选择直接决定了系统的安全性与经济性。然而，不同冷却工质在热失控场景下的抑制效果差异巨大——有些工质能有效延缓热失控发展，有些则在高温下反而成为新的风险源。热安全团队（thermsafe.cn）基于范文强等的研究，对六种典型冷却工质的热失控抑制效果进行系统梳理。
实验设计
实验采用86Ah磷酸铁锂电芯，分别浸没在导热油（L-QD350）、10号变压器油、植物油（DS3天然酯）、硅油（50 cSt）、乙二醇原液（99.9%，涤纶级）和电子氟化液（Novec-7200）六种冷却工质中，触发热失控后记录电压、温度变化以及各环节的时域和热学评估指标。同时，还对植物油浸没量进行了参数化研究。
六种工质表现排名
| 冷却工质 | 时域评估 | 热学评估 | 自燃风险 | 综合评级 |
|---|---|---|---|---|
| 植物油 (DS3天然酯) | 出色 | 出色 | 无 | 最优 |
| 乙二醇原液 (99.9%) | 出色 | 出色 | 无 | 最优 |
| 10号变压器油 | 中等 | 中等 | 无 | 良好 |
| 硅油 (50 cSt) | 较差 | 中等 | 无 | 一般 |
| 导热油 (L-QD350) | 中等 | 中等 | 有 | 较差 |
| 电子氟化液 (Novec-7200) | 中等 | 较差 | 有 | 最差 |
实验结果揭示了几个重要规律：第一，并非所有高绝缘性工质都适合浸没冷却。电子氟化液虽然绝缘性极优，且沸点低可提供相变换热，但在热失控过程中会发生自燃，热学评估指标较差，不适合作为热失控抑制工质。第二，植物油表现惊艳。在植物油浸没下，热失控产生的白烟持续一段时间后便不再产生，说明其有效抑制了链式反应。第三，硅油虽然化学稳定性好、不易燃，但时域评估指标较差，意味着在热失控早期阶段的抑制响应速度不够快。
从单电芯到模组：浸没液降温效应的再验证
西安交大314Ah储能电池的过充热失控实验进一步验证了浸没液的降温效果。在无浸没液条件下，电池Tmax高达428.82℃；而硅油浸没后Tmax降至166.02℃，降温幅度超过260℃。
| 条件 | Tmax (℃) | 产气量 (L) | 质量损失率 |
|---|---|---|---|
| 无浸没液 | 428.82 | 257.34 | 18.27% |
| 硅油浸没 | 166.02 | 298.87 | 17.80% |
| 合成酯浸没 | 299.98 | 369.29 | 15.24% |
工程选型建议
热安全团队（thermsafe.cn）根据上述实验数据，提出浸没冷却工质选型的三条原则：第一，优先选择植物基酯类工质——兼具优异热性能和环境友好性，且工业量产成本可控；第二，避免使用含氟类工质用于热失控抑制场景——自燃风险不可接受；第三，浸没量参数化设计——在成本允许范围内，浸没量越大安全裕度越高。对于需要在冷却和热失控抑制之间取得平衡的场景，乙二醇原液是一个经过实验验证的可靠选择。
参考来源
- 范文强等，不同冷工质对电池热失控抑制效果的试验研究 (DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0975)
- 西安交大储能电池浸没液过充热失控测样实验报告 (2026)