本发明涉及材料,具体涉及一种锂离子电池灭火剂及其制备方法。
背景技术:
1、锂离子电池具有循环性能好、无记忆效应、比能量高等优点,广泛应用于电动汽车、电化学储能以及其它电子产品中。当前我国是锂离子电池第一生产及应用大国,正大力发展锂离子电池技术,锂离子电池的规模化应用是实现双碳战略目标的重要支撑。但锂离子电池是一种含能物质,具有发生危险的本质,在受到外界挤压或者电滥用、热滥用的情况下,容易发生热失控进而发生起火甚至爆炸。尤其是在室内或者储能系统集装箱内,其火灾荷载大,危险性高且难于扑救。
2、锂离子电池火灾不同于常规火灾,其兼具多种火灾特点,起火速度快,持续时间长,燃烧温度极高,甚至能引燃电池模块内部和其他可燃材料,造成更大的火灾,并且易复燃。现有灭火剂如七氟丙烷、二氧化碳都无法解决锂离子电池火灾易复燃的难题。水易产生次生灾害,无法用作锂离子电池灭火剂。现有应用较多的全氟己酮对锂离子电池火灾有一定的效果,但全氟己酮一方面在长期存储和释放灭火过程中易生产氟离子,进而与环境中的水分结合产生氢氟酸导致腐蚀性,另一方面全氟己酮汽化热不高,降温性能差,锂离子电池同样易发生复燃。
3、解决全氟己酮的腐蚀性和降温性能差的方法,就是引入其它添加剂,如公开号为cn113209537a的中国专利申请文献中,在全氟己酮中引入七氟环戊烷作为提升降温性能,金属有机骨架n2h-mil-125(ti)作为水和hf的吸附添加剂,从而提升全氟己酮的耐腐蚀性和降温性能。公开号为cn113350730a的中国专利申请文献中同样将全氟己酮作为灭火材料,引入其它汽化热高的含氟有机物作为降温材料以及氧化铝作为防腐材料,以达到提升全氟己酮作为锂离子电池灭火剂的降温能力和耐腐蚀性。以上专利文献都是通过引入不同的添加剂来解决全氟己酮的腐蚀性问题,同时引入其它汽化热高的材料提升全氟己酮降温性能,都是涉及到三种或者三种以上的物质混合。多种物质包含液体、固体,其混合后的灭火剂流动性和渗透性可能受到影响,并且液体和固体材料的界面结合是一个挑战,在长期存储过程中,其存在固体沉淀、液体分层的现象,从而影响灭火剂的性能。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于如何改善全氟己酮灭火剂的耐腐蚀性和降温性能。
2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题:
3、一种锂离子电池灭火剂,其原料包括mil-96-al/go与全氟己酮;所述mil-96-al/go的制备工艺包括以下步骤:将氧化石墨烯、水、mil-96-al混合分散均匀,然后进行水热反应,冷却后收集固体,干燥得到所述mil-96-al/go。
4、优选地,所述mil-96-al/go与全氟己酮的用量比为5~30mg:100ml。
5、优选地,所述mil-96-al以硝酸铝为金属盐,以均苯三甲酸为配体,以水为溶剂进行水热反应而成。
6、优选地,所述氧化石墨烯与水的用量比为5~20mg:50ml。
7、优选地,所述氧化石墨烯与mil-96-al的质量比为5~20:100。
8、优选地,将氧化石墨烯、水、mil-96-al混合分散均匀的过程中,包括将氧化石墨烯与水混合后超声分散1~5h,加入mil-96-al,超声分散1~2h。
9、优选地,在mil-96-al/go的制备工艺中,所述水热反应的温度为100~150℃,时间为6~12h。
10、本发明还提出一种所述的锂离子电池灭火剂的制备方法,包括以下步骤:将mil-96-al/go与全氟己酮混合后搅拌,然后超声处理得到所述锂离子电池灭火剂。
11、优选地,所述搅拌为室温下的搅拌;搅拌的时间大于等于6h。
12、优选地,所述超声处理的时间为1~3h,温度不超过30℃。
13、本发明的优点在于:
14、本发明中的mil-96-al为具有良好化学稳定性、热稳定性的多孔有机骨架材料,通过与氧化石墨烯go复合,得到一种复合材料mil-96-al/go,可以在全氟己酮中均匀分散,能解决颗粒在全氟己酮中的团聚,直接吸附全氟己酮长期存储过程中的氟离子,从而解决了全氟己酮腐蚀性的问题;另外,mil-96-al/go固体物质的加入,可以增加全氟己酮溶剂分子与mil-96-al/go之间的相互作用,进而增强全氟己酮分子之间的凝聚力,大大提升全氟己酮的汽化热,同时,随着固体颗粒的加入,全氟己酮溶剂的蒸气压会降低,这意味着汽化过程中需要克服更大的相变阻力。因此,需要更多的能量来使溶剂汽化,这也导致了汽化热的增加,从而使全氟己酮具备优异的持续吸热能力,能很好的解决锂离子电池易复燃的难题。本发明所制备的锂离子电池灭火剂是一种绝缘强吸热无腐蚀的高效灭火剂,可以用作带电场景下的火灾灭火剂。
1.一种锂离子电池灭火剂,其特征在于:其原料包括mil-96-al/go与全氟己酮;所述mil-96-al/go的制备工艺包括以下步骤:将氧化石墨烯、水、mil-96-al混合分散均匀,然后进行水热反应,冷却后收集固体,干燥得到所述mil-96-al/go。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:所述mil-96-al/go与全氟己酮的用量比为5~30mg:100ml。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:所述mil-96-al以硝酸铝为金属盐,以均苯三甲酸为配体,以水为溶剂进行水热反应而成。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:所述氧化石墨烯与水的用量比为5~20mg:50ml。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:所述氧化石墨烯与mil-96-al的质量比为5~20:100。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:将氧化石墨烯、水、mil-96-al混合分散均匀的过程中,包括将氧化石墨烯与水混合后超声分散1~5h,加入mil-96-al,超声分散1~2h。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池灭火剂,其特征在于:在mil-96-al/go的制备工艺中,所述水热反应的温度为100~150℃,时间为6~12h。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池灭火剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:将mil-96-al/go与全氟己酮混合后搅拌,然后超声处理得到所述锂离子电池灭火剂。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池灭火剂的制备方法,其特征在于:所述搅拌为室温下的搅拌;搅拌的时间大于等于6h。
10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池灭火剂的制备方法,其特征在于:所述超声处理的时间为1~3h,温度不超过30℃。