1．目的及意义

1.研究目的及意义

一直以来，我们的生活都依赖着石化能源。但随着石化能源的日益消耗，也给我们的生活带来了诸如温室效应和环境污染等问题，人们开始意识到开发新能源或可持续能源的重要性。[1]而锂电池作为一种新型能源，其具有的能量密度高、功率大、电压稳定、寿命长、自放电低等优良特性。[2]被广泛应用于便携电子设备、电网储能以及新能源动力汽车等领域。[3-4]然而热影响导致的锂离子电池性能退化和安全问题阻碍其进一步推广使用。[5]在过充、高温环境下使用、挤压、短路等滥用情况下，电池可能产生大量的热，从而引发内部电解液和电极材料的链式反应，进而发生热失控，并可能发展为大规模爆炸、火灾事故。[6-7]而且，锂离子电池火灾特性和蔓延发展情况较为复杂，不同于普通的固体火灾，具有一定的独特性。[8]因此，研究锂电池的燃烧过程和燃烧特性对锂电池的消防安全具有重大意义。

现有研究表明，水是熄灭锂离子电池火灾的有效灭火介质。[9]但由于水的流动性非常好，在灭火过程中水的利用率很低。[10]为了进一步扩大水的应用范围，增强水的隔氧降温能力，提高水在某些憎水性物质表面的湿润性和附着力，延长其在燃烧区的停留时间，研究者们在水中添加无机材料和有机高分子材料等做成水凝胶应用于防火、灭火中。[11]研究水凝胶作用下的锂电池热失控行为，对开发新型高效的锂电池灭火技术具有重要意义。

2.国内外研究现状与分析

本课题中将水凝胶用于锂电池灭火剂在国内外研究较少，水凝胶往往作为锂电池的热管理系统而并非电池热失控的灭火剂。[12]20世纪40年代初，人们对各种聚合物水凝胶的物化性质进行研究，斯坦福大学的Floly对此研究作出了很大的贡献。[13]目前，国内外对水凝胶的研究很多，水凝胶灭火剂能够提高水在物体表面附着力，增强水的固水、封堵、隔离和冷却作用，近年来研究进展迅速。[14]

凝胶的种类繁多，但是普遍存在吸水倍数低、对水质适应性差等缺点。[15]无机水胶体由于其具有一定腐蚀性，并且在灭火过程中产生大量刺激性氨气，已逐渐被高分子水胶体所代替。[11]高分子水凝胶能增加水在着火物体表面的附着力，进而提高水在燃烧物质表面的停留时间和停留量，增强水的冷却、封堵作用。但多数高分子水胶体水溶性差，添加到水中以后往往因溶液的粘度过大造成输送和喷射困难，使其在灭火过程中的灭火效率不高。[16]这也就意味着在开展水凝胶的制备工作时会考虑这些因素，对水凝胶的一些特性进行改性，使其更好的抑制锂电池火灾的危害。