刘万青：液冷消防一体化技术在新能源锂电池上的应用

一、新能源电动汽车行业背景

        电动汽车的优势逐步凸显，市场销量飞速增加。锂电池作为新能源汽车的动力来源，对新能源汽车的安全具有重大影响，一旦电池发生热失控，就可能引发后续一系列的自燃、爆炸等事故，严重威胁人们的生命健康，所以电池的安全管理技术也是电动汽车商业化的最关键技术之一。

二、新能源电动汽车行业痛点

        目前电动汽车乘用车上没有灭火系统，当电池着火时，锂电池起火是从内部开始的，由于锂电池外部还会有一个外壳存在，这个外壳防护密封好，干粉灭火器无法喷入到电池内部，因此车上自带的干粉灭火器基本无效，这也是电动汽车一旦自燃就很难扑灭的原因。所以最好的灭火办法就是水或水基类灭火剂，这是因为水基类灭火剂不仅可以冷却电池，降低电池温度，还可以流到电池内部，阻缓燃烧速度或扑灭火焰，给车上人员的逃生争取宝贵的时间。

锂电池热失控引起自燃的原因：

        1、机械及电气诱因

        电池组受到了诸如机械撞击、挤压变形、因工艺或其他原因导致的外部或内部短路等引起的升温、自燃和爆炸；

        2、电化学诱因

        在给电池大功率充电时，锂电池内部释放气体和热能会让电池相对不稳定，遇到充电过载和电压不稳等发生自燃；

        3、热诱因

        电池组的管理系统BMS出现故障引起电池爆燃。

        绝大多数电动汽车厂家的电池系统中唯一含有水介质的，就是以乙二醇为基液的电池温控液，它的主要功能就是给电池散热，让电池运行时处于适宜的恒温状态，同时也防冻。但这因乙二醇自身作为燃烧物，在418℃时会燃烧释放出一氧化碳、二氧化碳和水，有助燃和闪爆风险，所以不能用作灭火剂或灭火水媒。

        如何开发一种新型电池温控液，既具有液冷功能，同时还能作为电池着火时的灭火冷媒，将液冷技术和消防技术相结合，为电池的安全管理提供一种新型的技术路线，对于解决锂电池热失控问题至关重要。

三、华清产品

        合肥华清液冷研发团队针对液冷消防一体化的耦合技术，研发出带有灭火功能的新型锂电池温控液：HQ-EV3系列，该产品除具有灭火和防冻冷却功能外，其低温流动性、导热性和金属耐腐蚀性优异，不会氧化产生腐蚀降解产物，且无毒环保，可生物降解、不促进微生物生长，且不易燃。可在-60°C和120°C范围内有效运行。

HQ-EV3灭火特点

        1、响应速度快，低温时亦可应用：液冷消防一体化，通过烟雾传感、温度传感等仪表及时发现并自动灭火，响应时间迅速，且在低温时亦可使用。

        2、灭火剂量增多：一般乘用车整体冷却液为15kg—25kg，在电池着火初期使用，效果较为显著，为灭火或逃生赢得宝贵时间。

        3、灭火机制多元化：有水降温，有生成二氧化碳稀释或隔绝氧气，有表面活性剂减小水的表面张力，增强灭火功能；也可将其作为水媒，与车现有灭火系统结合使用等。

        4、环境友好，运维便捷：绿色环保，无毒无害；利用原有液冷管网，安装运维成本低廉便捷。

HQ-EV3产品优势

        1、增加灭火功能：有水降温，有生成二氧化碳稀释或隔绝氧气，另外金属离子起自由基吞噬者的作用，阻断支持燃烧的自由基链反应等；

        2、液冷性能优异：该产品化学稳定性、耐腐蚀性、低温流动性和导热性比乙二醇基液优异很多，特别是使用过程中不会氧化产生腐蚀降解产物。

        3、无毒环保：该产品另一突出的特点是无毒环保，废弃时不需要危险废料处理，可直接排放。（其LD50>5000mg/kg，注：LD50≤5000mg/kg归类为有害物质）

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