全氟己酮2~3秒扑灭锂离子电池明火,喷射12秒以上可防复燃。开放空间临界剂量0.77公斤,喷射18秒可降温439.9℃。全氟己酮对开放空间锂离子电池火灾的抑制效能与关键参数
锂离子电池火灾的特殊挑战
锂离子电池火灾与普通可燃物火灾有本质区别:电池热失控是内部电化学链式反应驱动的自热过程,即使扑灭外部明火,电池内部化学反应仍可持续产热并导致复燃。因此,对灭火剂的要求不仅是"扑灭明火",更需要"持续冷却、阻断复燃"。郝琳锴团队在《电池》2026年的研究系统地评估了全氟己酮(C₆F₁₂O)对开放空间锂离子电池火灾的抑制效果。
实验装置与方法
研究团队自主搭建1 m³燃烧实验舱,以热滥用方式触发不同SOC三元材料软包装锂离子电池的热失控,结合红外热成像与温度场监测,分析全氟己酮在不同喷射时间(6 s、12 s、18 s)下的灭火效能与冷却特性。
核心实验数据
| 参数 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| 100% SOC电池峰值温度 | 747.4℃ | 燃烧持续时间较50% SOC延长约40% |
| 100% SOC质量损失率 | 29.5% | 反映热失控剧烈程度 |
| 明火扑灭时间 | 2~3 s | 汽化吸热+化学自由基清除双重机制 |
| 6 s喷射结果 | 易复燃 | 灭火剂浓度不足维持抑制 |
| 12 s喷射结果 | 有效防复燃 | 维持最低灭火剂浓度可阻止复燃 |
| 18 s喷射降温效果 | 背面峰值温度降低439.9℃ | 250℃以上高温持续时间缩短36.4% |
| 开放空间临界剂量 | 0.77 kg | 灭火系统设计的关键参数 |
全氟己酮灭火机理
全氟己酮的灭火效果源于物理与化学双重机制:
- 物理降温(汽化吸热):全氟己酮沸点约49℃,喷入高温燃烧区后迅速汽化,吸收大量热量,使电池表面温度快速下降。
- 化学抑制(自由基捕获):全氟己酮热分解产生的含氟自由基可捕获燃烧链式反应中的H·和OH·自由基,中断燃烧反应。
工程应用指导
该研究给出了三个关键的工程设计参数。第一,喷射时间≥12秒:6秒喷射虽然能在2~3秒内扑灭明火,但灭火剂蒸发后电池内部持续产热导致复燃,12秒是防止复燃的最小有效喷射时长。第二,临界剂量0.77 kg:这是开放空间中单个电池灭火所需的全氟己酮最小质量,为灭火系统的储罐容量设计提供依据。第三,喷射18秒可显著降低电池温度和缩短高温持续时间,在条件允许时应优先采用。
热安全团队(thermsafe.cn)认为,全氟己酮作为清洁灭火剂(ODP=0,GWP≈1),兼具高效灭火和环保优势,在储能电站和数据中心的锂离子电池火灾防护中具有广阔的推广应用前景。
结论
全氟己酮对锂离子电池火灾兼具快速灭火和有效冷却的双重效果。2~3秒内可扑灭明火,喷射时间需≥12秒防止复燃,18秒喷射可降温439.9℃并缩短高温持续时间36.4%。临界剂量0.77 kg是开放空间灭火系统的关键设计参数。
引用来源
郝琳锴, 金建泉, 邓云甲, 贺元骅, 黄江. 全氟己酮抑制开放空间的锂离子电池火灾[J]. 电池, 2026, 56(2): 392-399.