电池火灾灭火技术专利综述

2021-07-22王闪管佳林

河南科技 2021年8期

王闪管佳林

摘要：电子产品、家用电器以及交通工具等领域朝着智能化和电动化方向发展，电池应用场景越来越丰富。但电池自身的能量属性导致各类火灾事故频出，电池的安全性能改善与灭火技术应用成为热门的研究方向。为了探讨电池火灾灭火技术的发展方向和研究动态，统计了电池火灾灭火技术专利申请情况，研判了电池火灾灭火技术专利技术演进路线，旨在为相关研究人员提供参考。

关键词：电池;灭火技术;专利;技术演进

中图分类号：U492.8文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）08-0152-03

Patent Overview on Battery Fire Extinguishing Technology

WANG Shan1 GUAN Jialin2

（1.Patent Examination Cooperation Guangdong Center of the Patent Office，CNIPA，Guangzhou Guangdong 510555;

2.Dongguan Poweramp Technology Limited，Dongguan Guangdong 523808）

Abstract： Electronic products， household appliances， vehicles and other fields are developing towards the direction of intelligent and electric， and battery application scenarios are becoming more and more abundant. However， the energy properties of the battery lead to all kinds of fire accidents frequently， so the improvement of the safety performance of the battery and the application of fire extinguishing technology become a hot research direction. In order to explore the development direction and research trends of battery fire extinguishing technology， the patent applications of battery fire extinguishing technology were counted， and the evolution route of battery fire extinguishing technology patent technology was studied， so as to provide reference for relevant researchers.

Keywords： battery;fire extinguishing technology;patent;technology evolution

近几年，电子产品、家用电器以及交通工具等电动化和智能化发展趋势加快，特别是电动汽车和电动自行车市场占用率持续增加[1-5]。电子产品、电动工具以及电动交通工具等核心部件电池的安全是制约电动化发展的关键要素之一，电池自身的能量属性导致各类火灾事故频出，提升电池的安全性能和研发针对性的电池灭火装置成为热点研究方向[6-10]。为了探讨电池火灾灭火技术的发展方向和研究动态，统计了电池火灾灭火技术专利申请情况，研判了电池火灾灭火技术专利技术演进路线，旨在为相关研究人员提供参考。

结合国内外电池火灾灭火技术研究文献，分析了当前电池火灾灭火技术进展情况。此外，采用国家知识产权局专利检索与服务系统分析了电池火灾灭火技术全球专利申请情况。本文采用的专利文献数据主要来自国家知识产权局专利检索与服务系统（简称S系统），检索数据库包括DWPI、SIPOABS以及CNABS。

1 专利申请概况

1.1 电池火灾灭火技术全球专利申请分析

全球电池火灾灭火技术专利申请数量变化趋势如图1所示，具体可分为3个阶段。第一阶段为1972—2009年，此时电池火灾灭火技术处于萌芽阶段，这一阶段与电池火灾灭火方面有关的技术发展步伐缓慢，体现在专利申请上，并不是每年都有申请相关专利，且年申请的专利数量较少。第二阶段为2010—2015年，此阶段为缓慢发展阶段，这一时期相较于上一时期申請量有了一定的增加，该时期中国逐渐出现有关于该技术的申请，处于起步阶段。第三阶段为2016—2020年，此阶段电池火灾灭火技术进入高速发展期，全球申请量快速增长，在2019年全球电池火灾灭火技术专利年申请量高达744项。在此阶段，我国申请量远超同时期的国外申请量，且2016—2019年间申请量每年都在大幅上涨之中，显示了我国在该领域的后发技术优势。2020年申请量有明显降低，这是因为该年申请的有些专利申请还没公开[11]。

1.2 专利申请区域分布

就全球的电池火灾灭火技术的专利申请而言，中国的专利申请布局虽然起步较晚，但是发展势头强劲。目前，中国的专利申请处于领先的地位，数量位居第一，占全球专利申请总量的60.4%。随后是美国、韩国，分别占申请总量的7.5%、7.3%。此外，德国、日本、欧洲的申请量也具有一定的规模。全球电池火灾灭火技术专利申请量区域分布如图2所示，中国、美国、韩国、德国、日本以及欧洲比较重视相关技术的专利权保护，尤其是中国。

1.3 国内专利申请人分布

统计分析中国电池火灾灭火技术专利申请的主要申请人，前10位如图3所示。其中有两位为高校，其余均为公司。而申请量方面，国家电网公司的申请量最大，主要涉及储能电源系统中的火灾安全防护。排名第2位和第6位的是清华大学和中国科学技术大学，二者均是消防灭火技术紧密相关的高校，在电池火灾灭火技术方面的研发较为活跃。其余公司，如中国电力科学研究院有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司以及北京新能源汽车股份有限公司等，均为电池的生产和技术研发企业，因此在该领域也进行了相关技术研究和专利申请。

2 电池火灾灭火专利技术演进

梳理电池火灾灭火的专利技术演进路线，示意如图4所示。

全球在电池火灾灭火方面的技术源于1972年，随后每年仅有几项或十几项电池火灾灭火技术的专利申请。1972年出现了第一件电池火灾防灭火技术的专利申请FR2145678，主要涉及在蓄电池的连接电缆中添加阻燃剂以达到阻止电池发生火灾的专利技术。1991年日本申请了设置专门的灭火装置将灭火或阻燃介质喷入电池箱内，以在电池发生火灾时进行有效灭火的专利技术。全球最早涉及锂离子电池防灭火技术的专利申请是KR20070073173A，这也是首次针对锂离子电池组级别的防护技术。电池火灾防灭火技术在2009年于我国首次出现[12-13]。

2010—2015年，在电池火灾防灭火技术方面的研究多集中在防止火势蔓延、凝胶灭火剂的使用以及火灾热量触发的灭火装置等方面，如KR20120136830A、DE102011008792A以及CN103825059A。

2016—2020年是电池火灾防护技术的高速发展期，该时期众多的研究者加入了电池火灾防护技术的研究行列，从电池火灾的精准探测、分级预警及精准灭火方面进行了深入研究，如CN10960626A、CN109741562A以及CN111682287A等。同时，也对灭火装置的结构进行了改进，如DE102017122416A、CN107320871A以及CN11078-7391A等。

3 结语

全球电池火灾灭火技术专利申请数量变化趋势可分为3个阶段。第一阶段为1972—2009年，此时电池火灾防灭火技术处于萌芽阶段;第二阶段为2010—2015年，此阶段为缓慢发展阶段;第三阶段为2016—2020年，此阶段电池火灾防灭火技术进入高速发展期，全球申请量快速增长，2019年全球电池火灾防灭火技术专利年申请量高达744项。目前，中国的专利申请布局处于领先地位，占全球专利申请总量的66.8%。2016—2020年电池火灾防护技术高速发展的过程中，众多研究者加入到了电池火灾防护技术的研究行列，从电池火灾的精准探测、分级预警及精准灭火方面进行了深入研究。

参考文献：

[1]何腾飞.三元锂离子电池组充放电过程热失控传播规律研究[D].重庆：重庆科技学院，2019：16-17.

[2]陈文博，颜健，孟凌杰，等.电动汽车动力锂电池火灾危险性的研究进展[J].电源技术，2021（2）：270-273.

[3]张贤凯，宋小林，王帅，等.锂电池化成分容生产工序自动灭火技术研究应用[J].工业安全与环保，2020（5）：10-15.

[4]李首顶，李艳，田杰，等.锂离子电池电力储能系统消防安全现状分析[J].储能科学与技术，2020（5）：1505-1516.

[5]付晋，雍艾华，黄勇.电动汽车锂电池灭火技术研究[J].消防科学与技术，2020（3）：374-377.

[6]邢志祥，刘敏，吴洁，等.锂离子电池火灾危险性的研究现状分析[J].消防科学与技术，2019（6）：880-884.

[7]张磊.电动汽车锂电池火灾特性及灭火技术[J].劳动保护，2019（5）：76-78.

[8]李国辉.電动客车锂离子电池火灾灭火技术[J].消防科学与技术，2018（8）：1019.

[9]黎可，王青松，孙金华.基于火探管式的锂离子电池灭火技术研究[J].火灾科学，2018（2）：124-132.

[10]柯锦城，杨旻，谢宁波，等.锂电池电动汽车灭火救援技术探讨[J].消防科学与技术，2017（12）：1725-1727.

[11]张磊，张永丰，黄昊，等.抑制锂电池火灾灭火剂技术研究进展[J].科技通报，2017（8）：255-258.