CN107394313A - 一种阻燃电池系统 - Google Patents

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王珂
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Abstract

本发明提供了一种结构简单、易于制备且具有良好阻燃效果的阻燃电池系统，该系统包括电池、箱体和冷却液，还包括电池集耳、连接器、泄压阀、电磁阀、散热片和总正/总负接口；所述电池、电池集耳和连接器连接，并浸没于冷却液中；所述冷却液包括纯氟碳化合物、氟碳化合物和变压器油的混合溶液、或氟碳化合物和硅油的混合溶液，所述氟碳化合物沸点高于80℃且不含氯。

Description

一种阻燃电池系统
技术领域
本发明属于电池系统制备技术领域，具体涉及一种阻燃电池系统。
背景技术
由于目前电能的使用日益频繁，且用电装置对于续航的要求越来越高，大容量电池已得到了普遍的使用。不过，该类电池相应的阻燃困难的问题也受到了人们的注视，并研发了多种具有阻燃电池系统。
CN 101369640 A提供了一种阻燃电池，该电池解决了防止电池爆炸的问题。不过该专利的电池不适用于大容量电池的防爆问题，且结构和制造工艺复杂限制了其大规模应用。
CN 104167567 A提供了一种阻燃电池制备工艺，在该工艺下所得的电池具有阻止单体电池的燃烧功能。不过该专利的阻燃涂层很薄，制备过程较为复杂且其使用的原料不宜于规模使用，限制了其产业化应用。
因此，寻求一种制备简单、易于实际产业化生产的大容量的电池阻燃系统是本领域亟需的。
发明内容
针对现有技术的不足和需求，本发明的目的在于提供一种阻燃电池系统，包括电池、箱体和冷却液，所述阻燃电池系统还包括电池集耳、连接器、泄压阀、电磁阀、散热片和总正/总负接口；所述电池、电池集耳和连接器连接，并浸没于冷却液中；所述冷却液包括纯氟碳化合物、氟碳化合物和变压器油的混合溶液、或氟碳化合物和硅油的混合溶液，所述氟碳化合物沸点高于80℃且不含氯。
所述连接器包括铝排或铜排。
所述箱体的材质达到IP67的防护等级。
所述冷却液中氟碳化合物体积百分数不低于20％。
所述氟碳化合物包含C8F16O。
优选的，所述冷却液为45#变压器油和C8F16O的混合溶液，或为二甲基硅油和C8F16O的混合溶液。
更优选的，所述45#变压器油和C8F16O的体积比为7∶3；所述二甲基硅油和C8F16O的体积比为8∶2。
所述泄压阀的泄压压力为箱体最大承受压力的90％。
所述总正/总负接口为防水密封接口。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1.使用的冷却液无毒无害，对臭氧层没有影响，介质中不含重金属对土壤无毒，是一种环保的液体。
2.冷却液绝缘强度高，完全能够满足电池系统的绝缘需求。
3.冷却液黏度低，具有优良的液体对流作用，可以保证浸泡在液体中的电池温度均一性。
4.冷却液的导热能力强，通过大面积的箱体表面散热，可以很好的控制电池温升。
5.冷却液氟碳化合物从液体变为气体时会带走大量的热量，表面张力低气化时容易产生微小气泡从而促进核态沸腾。因此电池系统的散热效率非常高，且在电池发生热失控之前可以极大的降低电池温升使电池不至于燃烧爆炸。
6.冷却液与多种构成电池系统的物质共容性很好，不会对箱体及箱体内的物质产生腐蚀等反应。
7.冷却液具有很好的阻燃抑爆功能，不燃烧。
8.当电池本身出现过热时，一方面冷却液带走大量的热量防止电池燃烧，另一方面冷却液本身作为灭火剂阻止燃烧。当电池有泄露破损等问题时冷却液进入电池内部使电池失效，同时有散热和阻止燃烧的功能。
9.本系统结构简单，不需要特殊维护。系统内部温度的均衡和散热都是自发运行，内部不需要风扇水泵等设备。相对于传统的风冷和水冷散热效果更好，结构更简单，安全性更高，特别适用于高功率密度的电池系统。
10.氟碳化合物一般价格比较昂贵单独作为冷却剂经济性不高，本发明冷却液可使用氟碳化合物和变压器油或者硅油的混合溶液，降低了氟碳化合物的比例，因此冷却液的价格更低。
11.本系统无需抽真空或者负压运行，降低了对箱体的要求，也降低了造价，简化了运行条件。
附图说明
图1为本发明阻燃电池系统的示意图，
图中，1、电池；2、散热片；3、电池集耳；4、连接器；5、冷却液；6、泄压阀；7、电磁阀；8、总正/总负接口；9、箱体。
具体实施方式
下面对照附图，通过对本发明的最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明的一种阻燃电池系统，包括电池1、箱体9和冷却液5，其特征在于，所述阻燃电池系统还包括电池集耳3、连接器4、泄压阀6、电磁阀7、散热片2和总正/总负接口8；所述电池1、电池集耳3和连接器4连接，并浸没于冷却液中；所述冷却液包括纯氟碳化合物，氟碳化合物和变压器油的混合溶液，或氟碳化合物和硅油的混合溶液，所述氟碳化合物沸点高于80℃且不含氯。
所述氟碳化合物沸点高于80℃且不含氯。
所述连接器4为铝排或铜排。
所述箱体1的材质达到IP67的防护等级。
所述冷却液为45#变压器油和C8F16O的混合溶液，或所述冷却液为二甲基硅油和C8F16O的混合溶液。所述45#变压器油和C8F16O的体积比为7∶3；所述二甲基硅油和C8F16O的体积比为8∶2。
所述泄压阀6的泄压压力为箱体最大承受压力的90％。
所述总正/总负接口8为防水密封接口。
电池1以及电池集耳3和连接器4都应该浸没在冷却液中，常温下冷却液液面应该高于连接器4。
由于冷却液的黏度低流动性强，导热能力强，电池及其集耳和铜排的热量都可以很快传导到冷却液中，冷却液靠箱体热辐射和热传导对外发出热量，箱体外表面设计散热片或者散热槽增大散热面积增强散热能力。由于氟碳化合物在达到沸点之后会变成蒸汽带走大量的热量，因此在电池出现问题导致温度过高的时候快速冷却使电池不至于出现热失控，即不能达到电池燃烧所需要的温度，另一方面氟碳化合物作为阻燃剂在电池破损后进入电池内部使电池失效且不能燃烧，当电解液漏出的时候也会被阻燃的冷却液所包围。当电池温度过高，氟碳化合物蒸发导致箱内压力较大时开启电磁阀7进行泄压操作(泄压压力根据不同冷却液的沸点、成分比例等进行计算)，泄压阀6设置为箱体能承受最大压力的90％，当压力过大且电磁阀失效时保证安全。
采用45#变压器油和C8F16O的混合溶液，比例7∶3；或者使用二甲基硅油和C8F16O的混合溶液，比例8∶2，作为冷却液，液面高于箱体内所有设备。当电池或者铜排等器件发热时，热量传递到冷却液，冷却液通过箱体向环境释放热量。冷却液在箱体内形成对流，保证了各个电池的温度均匀性。当电池或者铜排温度高于102℃时冷却液中的C8F16O气化并吸收大量热，当箱体内压力大于22kpa时打开泄压阀泄压。
以上内容是对本发明进行的示例性描述，本发明并不受到上述方式的限制，只要采取了本发明的构思，无论在形状或者结构上进行任何改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阻燃电池系统，包括电池(1)、箱体(9)和冷却液，其特征在于，所述阻燃电池系统还包括电池集耳(3)、连接器(4)、泄压阀(6)、电磁阀(7)、散热片(2)和总正/总负接口(8)；所述电池(1)、电池集耳(3)和连接器(4)连接，并浸没于冷却液中；所述冷却液包括纯氟碳化合物、氟碳化合物和变压器油的混合溶液、或氟碳化合物和硅油的混合溶液，所述氟碳化合物沸点高于80℃且不含氯。
2.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述连接器(4)包括铝排或铜排。
3.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述箱体(9)的材质达到IP67的防护等级。
4.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述冷却液中氟碳化合物体积百分数不低于20％。
5.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述氟碳化合物包含C8F16O。
6.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述冷却液为纯C8F16O，45#变压器油和C8F16O的混合溶液，或为二甲基硅油和C8F16O的混合溶液。
7.根据权利要求6所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述45#变压器油和C8F16O的体积比为7∶3；所述二甲基硅油和C8F16O的体积比为8∶2。
8.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述泄压阀(6)的泄压压力为箱体最大承受压力的90％。
9.根据权利要求1所述的阻燃电池系统，其特征在于，所述总正/总负接口(8)为防水密封接口。
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