含添加剂的水系灭火剂抑制锂离子电池火灾试验研究.pdf

消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期灭火剂与阻燃材料含添加剂的水系灭火剂抑制锂离子电池火灾试验研究侯双平1,2，朱顺兵1,2，王文豪1,2（1.南京工业大学 安全科学与工程学院，江苏 南京 211816；2.南京工业大学 火灾与消防工程研究所，江苏 南京 211816）摘要：通过自主搭建的试验平台开展含添加剂的水系灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的试验。分别选用不同质量分数表面活性剂、钾盐、微胞囊灭火剂进行含单一添加剂的水系灭火剂灭火试验，在此基础上复配得到 3种复合添加剂配方，通过试验研究其对锂离子电池火灾抑制的有效性。结果表明：含复合添加剂的灭火剂的降温速率和灭火能力普遍优于含单一添加剂的灭火剂，且 CF-2 灭火剂对三元锂离子电池火灾的灭火效果最佳。对 CF-2灭火剂配方进行理化性质测试并加入抗冻剂优化，得 到 优 化 后 的 灭 火 剂 配 方 为 CF-4：SDS（1.5%）、尿 素（0.34%）、三乙醇胺（0.024%）、K2C2O4（1.2%）、N,N-二甲基甲酰胺（0.6%）、乙二醇（0.3%）、聚丙烯酰胺（0.1%）。试验表明该配方不仅适用于锂电池火灾且在一定条件下可实现工程化应用。关键词：锂离子电池；热失控火灾；添加剂；水系灭火剂；配方优化中图分类号：X932；TM912 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）08-1135-06目前锂离子电池以能量密度高、性能稳定等优势成为新能源汽车的主要动力来源。但锂离子电池触发热失控从而引发火灾的事故在新能源汽车领域频频发生，其安全性问题受到广泛关注。新能源汽车搭载的锂离子电池发生热失控后，需要通过各种灭火剂对火灾进行抑制。早年使用的哈龙灭火剂因其会破坏臭氧层已经逐步被新型灭火剂替代1，且研究表明哈龙灭火剂对扑灭锂离子电池火灾发挥的作用有限。灭火剂类型主要有水系灭火剂、二 氧 化 碳 灭 火 剂、卤 代 烷 灭 火 剂、气 溶 胶 灭 火 剂等2-3，细水雾因其清洁高效等优异性能，得到国内外众多学者的广泛关注。含添加剂的水系灭火剂相比于纯水和气体灭火剂等，具有灭火速率快、效率高、封闭性好及抗复燃能力强等优点4-5，能更加有效地抑制锂离子电池火灾，因此被广泛应用。EGELHAAF M 等6研究了容量为 17.6 kWh，荷电状态为 95%SOC 的电池包燃烧的特征及灭火方法。对锂离子电池进行加热使其自行燃烧，然后分别用水、表面活性剂和凝胶剂熄灭电池火灾，记录电池发生热失控的温度和所需的水量。结果表明，与传统汽车火灾的汽油火焰温度相比，锂离子电池火灾的火焰温度更低。FAA（Federal Aviation Administration）7指出，对于锂离子电池火灾，哈龙灭火剂无法有效抑制。通过进一步研究得出水系灭火剂与非水系灭火剂相比抑制效果更好。程相静等8分析了各类添加剂的作用机理，加入添加剂使细水雾更加高效地抑制锂电池火灾，并用传热学理论对电池热失控后的能量传递进行定量计算，得出尿素、FC-4、NaCl主要影响电池间的热辐射；SDS、三乙醇胺主要影响热传导；NH4H2PO4、KHCO3主要影响热对流。余明高等9采用正交试验的设计方法，进行含添加剂的细水雾抑制火灾试验，选用烟气成分变化、灭火时间、火焰形状、温度变化 4 个灭火参数，结合添加剂灭火效率、价格、环保性、稳定性、腐蚀性 5 个性能参数，建立含添加剂细水雾灭火有效性的评价方法。张青松等10研究了细水雾添加剂用于扑灭锂离子电池火灾的最佳质量分数。笔者开展含添加剂水系灭火剂抑制锂离子电池火灾的研究，期望有效的水系灭火剂装置早日投入工程化应用，减少锂离子电池火灾带来的损失和伤亡。1试 验1.1试验平台及装置试验平台主要包括防爆箱体和锂电池加热平台，如图 1所示。防爆箱体在全尺寸测试（ISO 9705）的标准上自主设计，由厚度为 2 mm 的铁板搭建而成，箱体尺寸为 1.5 m1.5 m1.5 m。防爆箱体顶部设有烟气通风口，下方设有直径为 50 mm 的圆形开口，用于箱体内布置的各传感器与装置的接出。锂离子电池加热平台尺寸为 0.48 m0.48 m0.48 m，置于箱体中央，平台顶部装有可拆卸的耐高温钢板。试验的灭火装置由细水雾喷头、水泵、溶液灭火剂溶液水泵水管细水雾喷头细水雾喷洒区域0.5 m1.5 m1.5 m图 1试验平台示意图Fig.1Schematic diagram of the test platform基金项目：江苏省高等学校自然科学研究重大项目（17KJA620004）1135Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8桶及水管组成。选用低压式连接细水雾喷头的水管与MM-2188型水泵连接，该水泵额定电压 220 V，额定功率1.5 kW，最大流量为 7 L/min。其他试验装置包括温度记录仪、蓝电电池测试系统、烟气分析仪、高清摄像机等。1.2试验样品选用某公司提供的三元锂离子电池，正极材料为镍盐、钴盐和铝盐构成的镍钴铝酸锂，负极材料主要为石墨，主要技术参数如表 1所示。2试验结果与分析2.1三元锂离子电池火灾试验现象选用 100%SOC 的三元锂离子电池进行火灾试验，使用两根加热棒同时对电池上表面两侧进行加热，布置 3根热电偶采集温度，加热棒及热电偶布置位置见图 2。加热棒额定功率为 150 W，导线由阻燃棉包裹。试验过程使用高清摄像机、德图 350烟气分析仪记录电池火灾中的试验现象及烟气的组分与体积分数，如图 3、图 4所示。加热初期阶段电池上表面温度迅速上升，电池下表面温度也随着升高，电池发生轻微鼓包并放出少量白色烟气，烟气的主要成分为 CO。锂离子电池不断吸热并产生零星火焰，O2质量分数基本没有变化，此时电池并未完全燃烧。随着电池内部化学反应不断产生压力，电池鼓包变大，烟气释放量增加。触发热失控后电池内部进行的物理化学反应产生热量，加上外部热源，电池温度持续升高、内部反应速率加快，电池内部产生巨大压力。在 1 092 s 时安全阀破裂，大量气体从破裂处喷射形成可燃气体，火焰增强，此时 CO 气体质量分数迅速上升。随后电池进入剧烈燃烧阶段，火焰持续增强，O2和 CO 的质量分数迅速下降，CO2质量分数升高，NO 质量分数小幅升高，此时可燃气体被点燃，电池燃烧最剧烈，O2和 CO参与燃烧并产生大量 CO2及少量 NO。随着可燃气体与电池内部的可燃物质在剧烈燃烧中不断被消耗，电池火焰开始衰弱，直至熄灭。2.2含单一添加剂的水系灭火剂抑制锂电池火灾适用于锂离子电池火灾的添加剂不仅需要有较好的水溶性，还需要有较低的成本及较优的环保性能11，通过查阅文献，开展相关试验并与前人的研究结果进行综合对比12，选取 6个添加剂进行不同种类、不同质量分数含单一添加剂的水系灭火剂抑制锂电池火灾试验，试验中选用 7 孔式细水雾喷头，工作压力选取 2 MPa，雾化锥角表 1三元锂离子电池技术参数Table 1Technical parameters of ternary lithium-ion batteries技术指标尺寸/mm实际容量/Ah标称电压/V放电截止电压/V参数值11011622243.72.75技术指标质量/kg内阻/m循环寿命/次充电限制电压/V参数值0.550.21.52 0004.2加热棒热电偶（通道 8）热电偶（通道 3）热电偶（通道 2）加热棒图 2加热棒及热电偶布置图Fig.2Heating rod and thermocouple layout drawing807 s1 070 s1 092 s（a）电池鼓包并冒烟（b）产生零星火焰（c）火焰加强1 130 s1 210 s1 246 s（d）剧烈燃烧（e）燃烧减弱（f）火焰熄灭图 3100%SOC锂电池火灾试验现象Fig.3100%SOC lithium battery fire test phenomenon时间/s0 400 8001 2001 6002 0002 400800700600500400300200100温度/8007006005004003002001001 0501 1501 250电池下表面温度电池上表面温度电池上方 15 cm 处环境温度（a）温度时间曲线时间/s01 0002 0003 00025%20%15%10%5%0-5%质量分数质量分数/10-61 8001 6001 4001 2001 0008006004002000O2CO2NOCO（b）烟气质量分数时间曲线图 4100%SOC锂电池火灾试验中温度及烟气质量分数的变化Fig.4Changes in temperature and flue gas mass fraction in the fire test of 100%SOC lithium battery1136消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期为 60，喷洒半径达到 1.5 m，覆盖整个箱体。各添加剂的理化性质及质量分数见表 2。各质量分数下表面活性剂（SDS、SDBS、FC-4）、钾盐（K2C2O4、K2CO3）、F-500 微胞囊灭火剂作为添加剂各进行 3 组灭火试验，电池上表面平均最高温度分别如图5图 7 所示。3 种表面活性剂均能较为有效地抑制三元锂离子电池火灾，灭火过程中表面活性剂喷洒在电池表面形成一层薄薄的泡沫膜，可有效抑制火焰。同时表面活性剂通过降低细水雾的表面张力使细水雾粒径降低，雾化效果更好，蒸发速度更快。含 SDS 及含 SDBS 的灭火剂溶液在电池灭火试验中，电池上表面最高温度随质量分数的不断增加先下降后上升，SDS 溶液在质量分数为 1.5%时达到最低温度 407，SDBS 溶液在质量分数为 2%时达到最低温度 451；而含 FC-4 的灭火剂溶液灭火试验中，电池上表面最高温度随着质量分数的不断增加持续下降，FC-4 溶液达到最低温度时质量分数为5%。试验过程中，从施加灭火剂至火焰熄灭所需时间最短的是 SDS，FC-4次之。在灭火剂用量和喷洒时间相同的情况下，综合对比得出 3种表面活性剂对三元锂离子电池 的 灭 火 能 力 由 高 到 低 排 名 依 次 为：SDSFC-4SDBS。在灭火过程中，含钾盐的添加剂在水溶液中电离出K+，K+与锂电池燃烧中产生的自由基相结合从而阻断链式反应。根据温度与质量分数变化曲线，含 K2C2O4的灭火剂溶液电池温度峰值的最低值较 K2CO3更低，在质量分数为 3%左右达到最低温度 370，且观察到含 K2C2O4的灭火剂溶液使火焰熄灭的时间更短。低质量分数下K2C2O4的灭火能力略优于 K2CO3。F-500微胞囊灭火剂发挥出快速降温、形成和保持微胞囊、中断自由基链式反应的特点。较高质量分数的 F500溶液虽然可以更有效地阻断链式反应，但根据试验结果高质量分数溶液喷洒后的雾化效果不如低质量分数溶液。通过不同质量分数的 6 种单一添加剂的水系灭火剂对三元锂离子电池进行灭火试验，结合试验结果与数据分析，得到每种添加剂的最佳质量分数区间如表 3所示。2.3含复合添加剂的水系灭火剂抑制锂电池火灾虽然单一添加剂可以有效抑制锂电池火灾，但灭火功能和效果还有一定的局限性。为了进一步提高水系灭火剂对三元锂离子电池火灾的抑制能力，以前文分析的物理添加剂和化学添加剂为主进行复配试验，参考目前学者得出的灭火性能较为优异的配方13，选取优异的物质作为复配试验中的添加剂，得出以下 3种用于抑制锂电池火灾试验的复合添加剂配方，组分及质量分数见表 4。CF-1、CF-2、CF-3灭火剂抑制锂电池火灾试验各检测点温度变化如图 8图 10所示。由图可知，3种复合添加剂均能有效抑制三元锂离子电池火灾。CF-1 灭火剂表 2单一添加剂理化性质及质量分数Table 2Physical and chemical properties and mass fraction of a single additive添加剂十二烷基硫酸钠（SDS）十二烷基苯磺酸钠（SDBS）全氟丁基磺酰氟（FC-4）草酸钾（K2C2O4）碳酸钾（K2CO3）F-500理化性质乳白色结晶白色结晶浅黄色固体无色结晶白色粉末黏稠状液体质量分数1%1%1%1%1%1%1.5%1.5%2%2%2%2%2%2%3%3%3%3%3%3%5%5%5%5%体积分数0 1.0%2.0%3.0%4.0%5.0%520500480460440420400温度/SDSSDBSFC-4图 5表面活性剂灭火试验中电池上表面最高温度Fig.5The maximum temperature of the upper surface of the battery in the surfactant fire extinguishing test温度/体积分数1.0%2.0%3.0%4.0%5.0%500480460440420400380360K2C2O4K2CO3图 6钾盐添加剂灭火试验中电池上表面最高温度Fig.6The highest temperature of the upper surface of the battery in the potassium salt additive fire extinguishing test体积分数0 1.0%2.0%3.0%4.0%5.0%580560540520500480460温度/图 7F-500灭火试验中电池上表面最高温度Fig.7The maximum temperature of the upper surface of the battery in the F-500 fire extinguishing test1137Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8喷洒后 81 s内电池上方 15 cm 处环境温度由 205 迅速降至 67，说明喷洒初期火焰被抑制，火焰高度快速降至15 cm 以下。随后出现火焰强化阶段，3 个检测点的温度迅速上升，火焰高度大于 15 cm，持续施加灭火剂进行抑制。灭火剂喷洒结束后由于电池内部的化学反应仍在继续，3 个检测点温度小幅回升，最后随化学反应的停止火焰熄灭且无复燃现象，各监测点温度均呈下降趋势。CF-2 灭火剂喷洒后在更短时间内使电池上方环境温度迅速下降，与 CF-1 灭火剂喷洒后相似，同样出现强化阶段，温度回升，但温度最高未超过 300，最后火焰熄灭，温度降到 100 以下且电池未复燃，各监测点温度持续下降。可以观察到，CF-3 灭火剂喷洒后火焰亦被迅速抑制。不同的是，火焰没有出现强化阶段，在初次抑制后逐渐减弱至熄灭。CF-3灭火剂喷洒后电池出现复燃现象，火焰高度小于 15 cm，继续施加灭火剂，火焰熄灭后未出现复燃，电池温度逐渐降低。对含复合添加剂的水系灭火剂灭火能力进一步对比，设灭火剂喷洒初期火焰抑制阶段的时长为 t，T1为灭火剂喷洒时电池上方 15 cm 处的初始温度，T2为灭火剂喷洒后电池上方 15 cm 处的温度，v降为此时间段的降温速率，计算方法见式（1）。v降=T1-T2t（1）表 5 为 3 种复合添加剂的灭火性能参数，由此可知，CF-2灭火剂对火焰尺寸的降低速度最快，而降温速率方面 CF-3 效果更优。CF-2 灭火剂的降温速率虽略低于CF-3 灭火剂，但其对火焰的抑制能力较强，温度变化明显，且火焰熄灭后无复燃现象，故 CF-2 灭火剂的综合灭火能力优于 CF-3灭火剂。2.4水系灭火剂配方优化研究水系灭火剂需要满足 GB 17835-2008 水系灭火剂14，此标准用于检测灭火剂六项理化性质是否达标，表 36种添加剂抑制锂电池火灾试验最佳质量分数区间Table 36 additives to suppress lithium battery fire test optimal mass fraction range添加剂名称SDSSDBSFC-4K2C2O4K2CO3F-500最佳质量分数区间1.5%2.0%1.5%2.0%5%2%3%5%1.5%2.0%表 43种复合添加剂配方的组分及质量分数Table 4Composition and mass fraction of 3 compound additive formulationsCF-1组分质量分数CF-2组分质量分数CF-3组分质量分数SDS1.2%FC-42.4%K2CO33%EDTA二钠0.06%K2C2O41.2%SDBS1.5%聚乙二醇20000.3%尿素0.34%APG-08103%乙二醇0.075%N,N-二甲基甲酰胺0.6%可溶性淀粉0.24%三乙醇胺0.024%时间/s0 1 2001 5006002 4003 00050045040035030025020015010050温度/灭火剂施加区间电池下表面温度电池上表面温度电池上方 15 cm 处环境温度图 8CF-1灭火剂抑制锂离子电池火灾试验温度变化Fig.8The temperature change of CF-1 fire extinguishing agent suppressing lithium-ion battery fire test时间/s0 1 2001 5006002 4003 00035030025020015010050温度/灭火剂施加区间电池下表面温度电池上表面温度电池上方 15 cm 处环境温度图 9CF-2灭火剂抑制锂离子电池火灾试验温度变化Fig.9The temperature change of CF-2 fire extinguishing agent suppressing lithium-ion battery fire test时间/s0 1 2001 8006002 400600500400300200100温度/第一次施加灭火剂区间电池下表面温度电池上表面温度电池上方 15 cm 处环境温度复燃第二次施加灭火剂区间图 10CF-3灭火剂抑制锂离子电池火灾试验温度变化Fig.10The temperature change of CF-3 fire extinguishing agent suppressing lithium-ion battery fire test1138消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期达标后的灭火剂才可以获得批准投入使用15。六项理化性质测试分别为：凝固点，抗冻结，融化性，pH，表面张力，腐蚀性，急性毒性，分别使用 SWC-LGe 自冷式凝固点试验仪、冷冻冰箱、pH 数显计、BZY-2 全自动表/界面张力仪、电热鼓风干燥箱、HCR-H019危险品金属腐蚀性试验仪进行测试。由于试验开始前，选取的物质均无急性毒性且混合之后亦不会出现，故对 CF-2配方分别进行其余5项理化性质测试，测试结果如表 6所示。结果表明，CF-2灭火剂溶液的抗冻结、融化性并未达到标准。试验中在4个冻结-融化循环周期后溶液出现了模糊的分层现象，因此需要加入适量的抗冻剂进行优化。通过前文含表面活性剂的灭火剂的灭火试验结果可知，添加 SDS的灭火剂灭火效果略优于添加 FC-4的灭火剂，且所需体积分数更低。相比于添加一种表面活性剂，同时添加 2至 3种可以产生协同效应，使混合溶液的泡沫稳定性增加，表现出更强的浸润性、乳化性及更低的表面张力。由于乙二醇的抗冻性能较突出，选取其作为添加剂，但加入乙二醇后溶液的腐蚀性增加，应加入缓蚀剂以减缓溶液的腐蚀性。研究表明乙二醇与水溶性酰胺类化合物进行复配效果较好，选用聚丙烯酰胺与乙二醇按照3：1 的比例进行复配16，表 7 为优化后的复合添加剂配方，将此配方记为 CF-4。对 CF-4灭火剂溶液进行理化性质测试，结果均符合国标规定。图 11 为 CF-4 灭火剂抑制锂离子电池火灾试验各检测点温度变化。细水雾喷洒初期箱体顶部的火焰被迅速抑制，火焰高度在短时间内下降到 15 cm 以下并在电池上表面被横向拉伸。3 个监测点的温度均快速下降，在 CF-4 灭火剂溶液持续喷洒的作用下火焰高度始终被抑制在 15 cm 以下，电池上方环境温度始终小于 100，相比较于 CF-2灭火剂该灭火剂配方表现出更好的灭火效果。为了使该灭火剂能够应用到实际工程应用中，对其进行绝缘测试，经检验该灭火剂对金属无腐蚀性，将电池浸泡于该灭火剂溶液取出后经充放电循环测试后仍可继续使用；且理化性质检验中腐蚀率也满足国标要求。3结 论（1）6种含单一添加剂的水系灭火剂均可有效抑制三元锂离子电池火灾。表面活性剂、钾盐添加剂分别通过降低细水雾的表面张力、阻断链式反应有效抑制电池燃烧产生的火焰，提高灭火性能。（2）对 6种不同种类不同质量分数的单一添加剂的火焰抑制能力和降温效果进行定性定量分析，得出各单一添加剂的综合灭火效能和最佳质量分数区间。物理添加剂中 SDS 的灭火效果最优，最佳质量分数区间为 1.5%2%；化学添加剂中 K2C2O4的灭火效果最优，最佳质量分数区间为 2%3%。（3）试验结果表明含复合添加剂的水系灭火剂灭火效果普遍优于含单一添加剂的灭火剂，原因是复合添加剂的不同组分在灭火过程中起到了一定的协同作用，不仅改变了细水雾的雾化、浸润、起泡等能力，而且破坏了燃烧中的链式反应，从而提高了灭火效能。时间/s0 1 2008004002 00030025020015010050温度/电池下表面温度电池上表面温度电池上方 15 cm 处环境温度灭火剂施加区间1 600图 11CF-4灭火剂抑制锂离子电池火灾试验温度变化Fig.11CF-4 fire extinguishing agent suppresses the temperature change of lithium-ion battery fire test表 53种复合添加剂的灭火性能参数对比Table 5Comparison of fire extinguishing performance parameters of three composite additives灭火剂CF-1CF-2CF-3电池下表面最高温度/291269197电池上表面最高温度/398166253电池上方 15 cm 处最高温度/23112760V降/s1.7044.9706.531火焰尺寸/cm大于 15小于 15小于 15有无复燃无无有表 6CF-2灭火剂溶液理化性质测试结果Table 6Physical and chemical property test results of CF-2 fire extinguishing agent solution CF-2灭火剂溶液配方FC-4（2.4%）K2C2O4（1.2%）尿素（0.34%）N,N-二甲基甲酰胺（0.6%）三乙醇胺（0.024%）理化性试验凝固点/抗冻结、融化性pH值表面张力值/mN/m腐蚀率/mg/(ddm2)试验结果-12 出现模糊分层7.7322.9411.58国标规定特征值在-40 之间无可见分层和非均相6.09.5与特征值偏差在 10%内15.0是否达标是否是是是表 7CF-4灭火剂配方Table 7CF-4 extinguishing agent formulationCF-4配方组分SDS尿素三乙醇胺K2C2O4N,N-二甲基甲酰胺乙二醇聚丙烯酰胺质量分数1.5%0.34%0.024%1.2%0.6%0.3%0.1%添加剂种类表面活性剂钾盐添加剂惰性溶剂抗冻剂缓蚀剂添加剂作用降低表面张力，增强起泡性、稳定性等阻断燃烧链式反应阻断燃烧链式反应增强抗冻结、融化性降低腐蚀性1139Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8（4）对 CF-2灭火剂配方进行优化并开展理化性质测试和锂电池火灾抑制试验，通过试验数据并与优化前的试验结果对比，验证配方优化后的可行性，得出优化后的水系灭火剂配方 CF-4：SDS（1.5%）、尿素（0.34%）、三乙醇 胺（0.024%）、K2C2O4（1.2%）、N，N-二 甲 基 甲 酰 胺（0.6%）、乙二醇（0.3%）、聚丙烯酰胺（0.1%）。该配方在锂离子电池灭火及自身理化性质上得到改善的同时配合移动式细水雾灭火装置可实现工程化应用。（5）研究对象为单体三元镍钴铝酸锂离子电池，容量单一。应选择不同种类及排列顺序的电池组开展试验，尽可能模拟新能源汽车的全尺寸电池模块火灾。试验仅在封闭式的箱体进行，并未设置开放式燃烧箱与试验舱内的对照，细水雾工作压力及相关灭火装置都还需要进一步深入的研究。参考文献：1 萧河.中国新能源汽车进入加速发展新阶段J.中国石化,2020,(11):75.2 杜志明,陈佳炜.锂离子电池热失控危险性研究进展J.安全与环境学报,2021,21(4):1523-1532.3 赵磊.局部高温面热源接触下锂离子电池热失控特性研究D.镇江:江苏大学,2019.4 李伟国,肖军,苏龙,等.灭火剂分类与发展研究J.山西建筑,2014,40(19):270-271.5 LIU X,STOLIAROV S I,DENLINGER M,et al.Comprehensive calorimetry of the thermallyinduced failure of a lithium ion batteryJ.Journal of Power Sources,2015,280:516-525.6 EGELHAAF M,KRESS D,WOLPERT D,et al.Fire fighting of liion 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Safety Science and Engineering,Nanjing Technology University,Jiangsu Nanjing 211816,China;2.Institute of Fire Science and Engineering,Nanjing Technology University,Jiangsu Nanjing 211816,China)Abstract:Through the selfbuilt test platform,the fire suppression test of ternary lithiumion battery with water extinguishing agent containing additives was carried out.Different mass fractions of surfactant,potassium salt and microcyst fire extinguishing agent were selected to carry out the fire extinguishing test of aqueous fire extinguishing agent containing a single additive,and on this basis,three composite additive formulations were compounded,and their effectiveness in fire extinguishing of lithiumion batteries was studied experimentally.The results show that the cooling rate and flame suppression ability of the fire extinguishing agent containing composite additive are generally better than the fire extinguishing agent containing a single additive,and the CF2 fire extinguishing agent has the best fire extinguishing effect on ternary lithiumion battery fire.The formula of CF2 fire extinguishing agent was tested for physical and chemical properties and antifreeze optimization,and the optimized fire extinguishing agent formula was CF4:SDS(1.5%),urea(0.34%),triethanolamine(0.024%),K2C2O4(1.2%),N,Ndimethylformamide(0.6%),ethylene glycol(0.3%),polyacrylamide(0.1%).Tests have shown that the formulation is not only suitable for lithium battery fire,but can be engineered under certain conditions.Key words:lithiumion battery;thermal runaway fire;additive;aqueous fire extinguishing agent;recipe optimization作者简介：侯双平(1998-)，女，山东菏泽人，南京工业大学安全科学与工程学院硕士研究生，主要从事工业火灾与爆炸研究，江苏省南京市江北新区浦珠南路 30号，2118160。通信作者：朱顺兵，男，南京工业大学安全科学与工程学院教授。收稿日期：2023-03-24（责任编辑：梁兵）1140