CN110393876B - 锂离子电池防火装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种锂离子电池防火装置，阻火空间入口、多个第一开口、多个第二开口以及阻火空间出口形成一个阻火通道。阻火通道充分利用了阻火空间内的空间，使得喷发物产生的火焰在阻火空间内流经较长的路线。当喷发物产生的火焰在所述阻火通道内流通时，可以使得喷发物产生的火焰的热损失突然增大，并对喷发物产生的火焰进行了阻隔，以致燃烧不能继续下去而熄灭。并且，喷发物产生的火焰会撞击第二阻火板、第一阻火板、入口挡板以及出口挡板，利用器壁效应终止链反应有利于壁面传热和增加活性基团的销毁速率，从而无法继续着火。

Description

锂离子电池防火装置
技术领域
本申请涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池防火装置。
背景技术
近年来，电动汽车的市场份额稳步提升。锂离子电池具有高电压、高比能量、长循环寿命、对环境无污染等卓越性能，受到电动汽车产业的高度关注，并获得了一定应用。然而，锂离子电池热失控过程中会产生可燃混合气，如H2、CO、CH4等，并积聚在电池内部。在电池内部达到一定压力界限后，安全阀开启，可燃混合气随着电池喷发而释放到电池外界环境中，容易引发火灾。为提高锂离子电池安全性，国内外已开展对锂离子电池火灾安全相关的研究工作。
传统的锂离子电池通过设置开启压力来提高锂离子电池的安全性。例如：当电池内部气体压力达到一定值时安全阀开启，气体释放至外界环境，来避免引起电池爆炸。当软包内的气体压力达到一定值时，许用压力较低的软包部分变化被气体冲破而释放出电池喷发物，来避免引起电池爆炸。此时，当传统的锂离子电池箱体内部的压力达到一定值时，安全阀打开导致空气进入单体内部或者箱体内部，容易使得喷发物和空气接触后着火，而引起火焰蔓延，使得传统锂离子电池箱体的安全性偏低。
发明内容
基于此，有必要针对传统锂离子电池箱体的安全阀开启后或软包破裂后导致喷发物和空气接触后着火而引起火焰蔓延，使得安全性偏低的问题，提供一种可以大幅度提升锂离子电池火灾安全性的锂离子电池防火装置。
本申请提供一种锂离子电池防火装置包括电池箱体、箱体安全阀以及箱体阻火结构。所述电池箱体包围形成一个第一收纳空间。所述第一收纳空间内放置有多个电池单体。所述电池箱体设置有箱体出气口。所述箱体安全阀设置于所述箱体出气口。所述箱体阻火结构包括箱体阻火外壳、入口挡板、出口挡板以及入口连接部。所述入口挡板、所述出口挡板分别设置于所述箱体阻火外壳的两端，所述箱体阻火外壳、所述入口挡板以及所述出口挡板包围形成一个阻火空间。所述入口挡板与所述箱体阻火外壳之间形成一个阻火空间入口。所述出口挡板与所述箱体阻火外壳之间形成一个阻火空间出口，所述阻火空间入口与所述阻火空间出口不共面。所述箱体阻火外壳设置所述入口挡板的一端与所述入口连接部一端连接。所述入口连接部远离所述入口挡板的一端与所述箱体安全阀连接，用以阻止所述多个电池单体热失控后释放的喷发物，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个间隔设置的第一阻火板以及多个间隔设置的第二阻火板。多个间隔设置的所述第一阻火板设置于所述阻火空间内。每个所述第一阻火板一端与所述入口挡板连接。每个所述第一阻火板另一端朝向所述出口挡板延伸并与所述出口挡板形成一个第一开口。多个间隔设置的所述第二阻火板设置于所述阻火空间内。所述多个第二阻火板与所述多个第一阻火板交替设置。每个所述第二阻火板一端与所述出口挡板连接。每个所述第二阻火板朝向所述入口挡板延伸并与所述入口挡板形成一个第二开口。所述阻火空间入口、多个所述第一开口、多个所述第二开口以及所述阻火空间出口形成一个阻火通道，所述阻火通道用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，所述第一开口的最大孔径小于0.5毫米。
在一个实施例中，相邻的所述第一阻火板与所述第二阻火板之间的间隔距离小于0.5毫米。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个第一管道以及第一气轨。多个所述第一管道设置于所述第一收纳空间内。一个所述第一管道与一个所述电池单体的单体安全阀连接。所述电池单体放置于所述第一收纳空间内。所述第一气轨设置于所述第一收纳空间内。所述第一气轨与多个所述第一管道连接。所述第一气轨与所述箱体出气口连接。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个单体阻火结构。每个所述单体阻火结构具有单体阻火结构入口与单体阻火结构出口。每个所述单体阻火结构的所述单体阻火结构出口与所述第一气轨连接。一个所述单体阻火结构的所述单体阻火结构入口与一个所述第一管道连接。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个电池模组壳体。多个所述电池模组壳体包围形成一个第二收纳空间。多个所述电池模组壳体设置于所述第一收纳空间内。每个所述电池模组壳体设置有壳体出气口。每个所述壳体出气口设置有壳体安全阀。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个第二管道以及第二气轨。多个所述第一管道与所述第一气轨设置于所述第二收纳空间内。所述第一气轨与所述壳体出气口连接。多个所述第二管道设置于所述第一收纳空间内。一个所述第二管道与一个所述电池模组壳体的所述壳体安全阀连接。所述第二气轨设置于所述第一收纳空间内。所述第二气轨与多个所述第二管道连接。所述第二气轨与所述箱体出气口连接。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括多个模组阻火结构。每个所述模组阻火结构具有模组阻火结构入口与模组阻火结构出口。每个所述模组阻火结构的所述模组阻火结构出口与所述第二气轨连接。一个所述模组阻火结构的所述模组阻火结构入口与一个所述第二管道连接。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置还包括电池包。所述电池包设置于所述第一收纳空间内。
本申请提供一种上述锂离子电池防火装置，所述入口连接部远离所述入口挡板的一端与所述箱体安全阀连接，喷发气流会经过所述箱体安全阀并流经所述入口连接部进入所述阻火空间内。同时，所述阻火空间入口和所述阻火空间出口不共面，会形成一条弯曲的阻火通道，用以使得流经所述阻火空间的喷发物产生的火焰可以得到阻止。当喷发物产生的火焰经过所述阻火空间内的弯曲阻火通道时，会使得喷发物产生的火焰的能量得到缓冲，降低喷发物产生的火焰造成的伤害。同时，当喷发物产生的火焰经过所述阻火空间内的弯曲阻火通道时，所述入口挡板与所述出口挡板会对喷发物产生的火焰进行阻拦。喷发物产生的火焰撞击所述入口挡板、所述出口挡板以及所述箱体阻火外壳时，器壁效应终止链反应会使得喷发物产生的火焰的能量得到损失，有利用壁面传热和增加活性基团的销毁速率，从而无法继续着火，阻止了喷发物产生的火焰蔓延。
附图说明
图1为本申请提供的锂离子电池防火装置结构示意图；
图2为本申请提供的箱体阻火结构的结构示意图；
图3为本申请提供的图2的开口结构示意图；
图4为本申请提供的含有单体阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图5为本申请提供的一个实施例中含有电池模组壳体的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图6为本申请提供的又一实施例中含有电池模组壳体的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图7为本申请提供的含有模组阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图8为本申请提供的含有电池包的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图9为本申请提供的一个实施例中含有纤维阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图10为本申请提供的另一个实施例中含有纤维阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图11为本申请提供的又一个实施例中含有纤维阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图。
附图标记说明
锂离子电池防火装置100、电池箱体10、第一收纳空间110、电池单体320、电池包80、箱体出气口121、箱体安全阀120、箱体阻火结构20、箱体阻火外壳220、入口挡板222、出口挡板223以及入口连接部210、阻火空间221、阻火空间入口2221、阻火空间出口2231、第一阻火板240、第一开口241、第二阻火板250、第二开口251、阻火通道260、第一管道310、第一气轨330、单体阻火结构40、单体阻火结构入口410、单体阻火结构出口420、电池模组壳体50、第二收纳空间510、壳体出气口521、壳体安全阀520、第二管道710、第二气轨720、模组阻火结构60、模组阻火结构入口610、模组阻火结构出口620。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1-3，本申请提供一种锂离子电池防火装置100包括电池箱体10、箱体安全阀120以及箱体阻火结构20。所述电池箱体10包围形成一个第一收纳空间110。所述第一收纳空间110内放置有多个电池单体320。所述电池箱体10设置有箱体出气口121。所述箱体安全阀120设置于所述箱体出气口121。
所述箱体阻火结构20包括箱体阻火外壳220、入口挡板222、出口挡板223以及入口连接部210。所述入口挡板222、所述出口挡板223分别设置于所述箱体阻火外壳220的两端，所述箱体阻火外壳220、所述入口挡板222以及所述出口挡板223包围形成一个阻火空间221。所述入口挡板222与所述箱体阻火外壳220之间形成一个阻火空间入口2221。所述出口挡板223与所述箱体阻火外壳220之间形成一个阻火空间出口2231，所述阻火空间入口2221与所述阻火空间出口2231不共面。所述箱体阻火外壳220设置所述入口挡板222的一端与所述入口连接部210一端连接。所述入口连接部210远离所述入口挡板222的一端与所述箱体安全阀120连接，用以阻止所述多个电池单体320热失控后释放的喷发物，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
当所述电池箱体10内的多个所述电池单体320或所述电池包80发生热失控时会产生混合可燃性气体。当所述电池单体320内部达到一定压力界限后，所述电池单体320的安全阀会打开，可燃混合气随着电池喷发而释放到所述电池箱体10内。所述电池包80发生热失控时，会破裂释放喷发物。当所述电池箱体10内部的压力达到一定值时，会冲破所述电池箱体10的所述箱体安全阀120，所述箱体安全阀120会开启。此时，可燃性气体的喷发释放往往伴随着火星或其他高温颗粒物，与氧气接触之后会容易产生火焰。
所述入口连接部210远离所述入口挡板222的一端与所述箱体安全阀120连接，喷发气流会经过所述箱体安全阀120并流经所述入口连接部210进入所述阻火空间221内。同时，所述阻火空间入口2221和所述阻火空间出口2231不共面，会形成一条弯曲的阻火通道，用以使得流经所述阻火空间221的喷发物产生的火焰可以得到阻止。当喷发物产生的火焰经过所述阻火空间221内的弯曲阻火通道时，所述入口挡板222与所述出口挡板223会对喷发物产生的火焰进行阻拦。喷发物产生的火焰撞击所述入口挡板222、所述出口挡板223以及所述箱体阻火外壳220时，器壁效应终止链反应会使得喷发物产生的火焰的能量得到损失，有利于壁面传热和增加活性基团的销毁速率，从而无法继续着火，阻止了喷发物产生的火焰蔓延。
同时，当喷发物撞击所述入口挡板222、所述出口挡板223以及所述箱体阻火外壳220时，喷发物的温度会通过所述入口挡板222、所述出口挡板223以及所述箱体阻火外壳220进行热量传递，以实现散热，降低喷发物的温度。并且，所述电池箱体10、所述箱体阻火外壳220、所述入口挡板222、所述出口挡板223以及所述入口连接部210具有足够的机械强度，可以抵抗爆炸时的压力。
所述入口连接部210远离所述入口挡板222的一端与所述箱体安全阀120连接，即所述箱体阻火结构20与所述箱体安全阀120密封连接。此时，即所述箱体阻火结构20可以通过管道与所述箱体安全阀120密封连接，管道的内壁直径大于所述箱体安全阀120的直径，用以将所述箱体安全阀120完全覆盖，避免对所述箱体安全阀120的正常开启造成干涉作用。所述箱体阻火结构20与所述箱体安全阀120密封连接时，可以采用焊接或螺栓连接的方式。同时，在所述箱体阻火结构20与所述箱体安全阀120密封连接部位设置耐高温密封圈，以避免所述电池单体320热失时产生的温度较高对连接部位造成损坏。
并且，所述箱体阻火结构20具有耐压力与耐高温的特性。当喷发物产生的气流流经所述箱体阻火结构20时会产生很大的压力，所述箱体阻火结构20需要具有高耐压力，以防止不漏气。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个间隔设置的第一阻火板240以及多个间隔设置的第二阻火板250。多个间隔设置的所述第一阻火板240设置于所述阻火空间221内。每个所述第一阻火板240一端与所述入口挡板222连接。每个所述第一阻火板240另一端朝向所述出口挡板223延伸并与所述出口挡板223形成一个第一开口241。多个间隔设置的所述第二阻火板250设置于所述阻火空间221内。所述多个第二阻火板250与所述多个第一阻火板240交替设置。每个所述第二阻火板250一端与所述出口挡板223连接。每个所述第二阻火板250朝向所述入口挡板222延伸并与所述入口挡板222形成一个第二开口251。所述阻火空间入口2221、多个所述第一开口241、多个所述第二开口251以及所述阻火空间出口2231形成一个阻火通道260，所述阻火通道260用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
所述多个第二阻火板250与所述多个第一阻火板240交替设置，即两个所述第二阻火板250之间设置一个所述第一阻火板240。且每个所述第二阻火板250与每个所述第一阻火板240之间的距离可以小于喷发气体产生的火焰的临界直径。其中，喷发气体为甲烷、氢气、乙炔以及可燃性气体与氧气的混合物等。
所述阻火空间入口2221、多个所述第一开口241、多个所述第二开口251以及所述阻火空间出口2231形成一个所述阻火通道260。喷发物从所述阻火空间入口2221进入所述阻火空间221内，并经由所述阻火通道260从所述阻火空间出口2231流出。此时，所述阻火通道260充分利用了所述阻火空间221内的空间，使得喷发物在所述阻火空间221内流经较长的路线。当喷发物在所述阻火通道260内流通时，每个所述第二阻火板250与每个所述第一阻火板240之间的距离小于喷发物产生的火焰的临界直径，可以使得火焰的热损失增大，并对火焰进行了阻隔，以致燃烧不能继续下去而熄灭。并且，当喷发物产生的火焰在所述阻火通道260内流通时，会撞击所述第二阻火板250、所述第一阻火板240、所述入口挡板222以及所述出口挡板223，利用器壁效应终止链反应有利于接触面(撞击时接触部位)传热和增加活性基团的销毁速率，从而无法继续着火。
其中，所述第一阻火板240与所述第二阻火板250可以平行设置。
在一个实施例中，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径小于0.5毫米。
根据不同气体或蒸气产生的火焰传递临界直径不同，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径设置也不同。所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径小于0.5毫米，可以对喷发气体中的甲烷、氢气、乙炔以及可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行阻隔。同时，当火焰通过所述第一开口241与所述第二开口251时，会使得热损失突然增大，以致燃烧不能继续下去而熄灭。并且，当火焰在所述阻火通道260内流通时，会撞击所述第二阻火板250、所述第一阻火板240、所述入口挡板222以及所述出口挡板223，可以使得火焰的温度通过壁面进行散热，并增加了火焰中活性基团的销毁速率，减少了火焰继续着火的因素，从而无法继续着火，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径设置为小于0.4mm。由于甲烷产生的火焰的临界直径为0.4mm～0.5mm，所述第一开口241与所述第二开口251可以充分的对喷发气体中的甲烷产生的火焰进行阻拦。
在一个实施例中，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径设置为小于0.1mm。由于氢气及乙炔产生的火焰的临界直径为0.1mm～0.2mm，所述第一开口241与所述第二开口251可以充分的对喷发气体中的氢气及乙炔产生的火焰进行阻拦。
在一个实施例中，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径设置为小于0.07mm。由于可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰的临界直径为0.07mm～0.5mm，所述第一开口241与所述第二开口251可以充分的对喷发气体中的可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行阻拦。同时，所述第一开口241与所述第二开口251的最大孔径设置为小于0.07mm，可以对甲烷产生的火焰、氢气及乙炔产生的火焰以及可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰均进行了阻拦，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，相邻的所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离小于0.5毫米。
所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离小于0.5毫米，可以对喷发气体产生的火焰进行阻拦，防制通过。此时，通过所述第一开口241、所述第二开口251以及所述第一阻火板240与所述第二阻火板250可以实现多次阻拦，充分对火焰进行阻拦，把伤害降到最低，以确保锂离子电池在使用过程中的可靠性和安全性。
在一个实施例中，相邻的所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离可以小于0.4mm。相邻的所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离可以小于0.1mm。相邻的所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离可以小于0.07mm，可以对甲烷产生的火焰、氢气及乙炔产生的火焰以及可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰均进行了阻拦，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
同时，相邻的所述第一阻火板240与所述第二阻火板250之间的间隔距离减小，可以充分利用所述阻火空间221设置更多的阻火板，以此更好的对火焰进行阻止，提高了所述锂离子电池防火装置100的安全性。
请参见图4，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个第一管道310以及第一气轨330。多个所述第一管道310设置于所述第一收纳空间110内。一个所述第一管道310与一个所述电池单体320的单体安全阀321连接。所述电池单体320放置于所述第一收纳空间110内。所述第一气轨330设置于所述第一收纳空间110内。所述第一气轨330与多个所述第一管道310连接。所述第一气轨330与所述箱体出气口121连接。
当所述多个电池单体320的所述单体安全阀321打开后，通过多个所述第一管道310，可以将喷发物引入所述第一气轨330，并经由所述箱体出气口121和所述箱体安全阀120进入所述箱体阻火结构20。从而，通过多个所述第一管道310和所述第一气轨330可以避免喷发物在所述第一收纳空间110内随意流动而引发危险。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个单体阻火结构40。每个所述单体阻火结构40具有单体阻火结构入口410与单体阻火结构出口420。每个所述单体阻火结构40的所述单体阻火结构出口420与所述第一气轨330连接。一个所述单体阻火结构40的所述单体阻火结构入口410与一个所述第一管道310连接。
所述单体阻火结构40的结构与所述箱体阻火结构20的结构相同。通过所述单体阻火结构40可以对所述电池单体320热失控时喷发物产生的火焰进行阻挡。同时，通过多个所述第一管道310和所述第一气轨330可以将所述单体阻火结构40漏掉的喷发物产生的火焰进行引导进入所述箱体阻火结构20内进行阻挡。从而，通过所述单体阻火结构40与所述箱体阻火结构20可以对喷发物产生的火焰进行多层次阻挡，提高了所述锂离子电池防火装置100的安全性。
请参见图5-6，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个电池模组壳体50、多个第二管道710以及第二气轨720。多个所述电池模组壳体50包围形成一个第二收纳空间510。多个所述电池模组壳体50设置于所述第一收纳空间110内。每个所述电池模组壳体50设置有壳体出气口521。每个所述壳体出气口521设置有壳体安全阀520。多个所述第一管道310与所述第一气轨330设置于所述第二收纳空间510内。所述第一气轨330与所述壳体出气口521连接。多个所述第二管道710设置于所述第一收纳空间110内。一个所述第二管道710与一个所述电池模组壳体50的所述壳体安全阀520连接。所述第二气轨720设置于所述第一收纳空间110内。所述第二气轨720与多个所述第二管道710连接。所述第二气轨720与所述箱体出气口121连接。
当所述第一收纳空间110内设置有所述电池模组壳体50时，通过多个所述第二管道710，可以将经过多个所述第一管道310和所述第一气轨330的喷发物引入所述第二气轨720内。同时，经由所述箱体出气口121和所述箱体安全阀120进入所述箱体阻火结构20。从而，通过多个所述第一管道310、所述第一气轨330、多个所述第二管道710以及所述第二气轨720可以避免喷发物在所述第一收纳空间110内随意流动而引发危险。
请参见图7，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个模组阻火结构60。每个所述模组阻火结构60具有模组阻火结构入口610与模组阻火结构出口620。每个所述模组阻火结构60的所述模组阻火结构出口620与所述第二气轨720连接。一个所述模组阻火结构60的所述模组阻火结构入口610与一个所述第二管道710连接。
其中，所述模组阻火结构60与所述箱体阻火结构20的结构相同。通过所述模组阻火结构60可以对所述电池模组壳体50内的所述电池单体320产生的喷发物产生的火焰进行阻挡。同时，所述第一管道310和所述第一气轨330可以将所述单体阻火结构40漏掉的喷发物产生的火焰进行引导进入所述模组阻火结构60。并通过所述第二管道710和所述第二气轨720将所述模组阻火结构60漏掉的喷发物产生的火焰进行引导进入所述箱体阻火结构20内进行阻挡。从而，通过所述模组阻火结构60、所述单体阻火结构40与所述箱体阻火结构20可以对喷发物产生的火焰进行多层次阻挡，提高了所述锂离子电池防火装置100的安全性。
请参见图8，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括电池包80。所述电池包80设置于所述第一收纳空间110内。当所述电池包80热失控时发生爆炸泄露时，当内部达到一定压力界限后，所述箱体安全阀120会开启。此时，喷发物会进入所述箱体阻火结构20。通过所述箱体阻火结构20可以对喷发物产生的火焰进行阻挡灭火，确保了所述电池包80在实际使用过程中的安全性。
请参见图9-10，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括纤维阻火结构130。所述纤维阻火结构130填充于所述第一收纳空间110内，所述纤维阻火结构130为柔性阻燃纤维结构。且所述纤维阻火结构130用于将所述多个电池单体320或电池包30包围设置，用以阻止所述多个电池单体320热失控后喷发物产生的火焰蔓延。
当所述电池箱体10内的多个所述电池单体320发生热失控时会产生混合可燃性气体。当所述电池单体320内部达到一定压力界限后，所述电池单体320的安全阀会打开，可燃混合气随着电池喷发而释放到所述电池箱体10内。当所述电池箱体10内部的压力达到一定值时，会冲破所述电池箱体10的所述箱体安全阀120，所述箱体安全阀120会开启。此时，可燃性气体的喷发释放往往伴随着火星或其他高温颗粒物，与氧气接触之后会容易产生火焰。
所述纤维阻火结构130填充于所述第一收纳空间110内并将所述多个电池单体320包围。即使所述电池单体320释放喷发物或所述电池箱体10破裂后，所述纤维阻火结构130为柔性阻燃纤维结构，仍然可以覆盖在多个所述电池单体320的周围。通过所述纤维阻火结构130可以使得喷发物与空气进行隔离，防止喷发物中的可燃混合气体、火星与空气接触。同时，所述纤维阻火结构130覆盖在多个所述电池单体320的周围，可以使得相邻两个所述电池单体320之间也得到隔离。从而，避免了其中一个所述电池单体320热失控后影响周围的所述电池单体320，起到了隔绝的作用，减少了燃烧起火的的条件因素。从而对喷发物产生的火焰进行阻止，进而起到阻止火焰蔓延的作用。
同时，由于所述纤维阻火结构130为阻燃纤维结构，当所述电池单体320释放喷发物或所述电池箱体10破裂后，可以阻隔周围的空气接触热失控后的所述电池单体320，防止增强火焰或引起新的火焰产生。从而，通过所述纤维阻火结构130可以提高锂离子电池在实际使用过程中的安全性。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构130为纤维丝束，具有多根纤维丝，相邻所述纤维丝之间的距离小于0.5毫米。
也可以认为所述纤维阻火结构130为纤维复合材料，所述纤维复合材料的纤维丝径小于0.5毫米。
根据不同气体或蒸气产生的火焰传递临界直径不同，所述纤维复合材料的纤维丝径设置也可不同。所述纤维复合材料的纤维丝径小于0.5毫米，可以对喷发气体中的甲烷、氢气、乙炔以及可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行阻隔。同时，当火焰通过所述纤维阻火结构130时，由于所述纤维复合材料的纤维丝径小于0.5毫米，可以使得热损失突然增大，减少了火焰继续着火的条件因素，以致燃烧不能继续下去而熄灭，进而阻止了喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构130为纤维丝束，具有多根纤维丝，相邻所述纤维丝之间的距离小于0.4毫米。由于甲烷产生的火焰的临界直径为0.4mm～0.5mm，所述纤维阻火结构130可以充分对喷发气体中的甲烷产生的火焰进行阻拦。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构130为纤维丝束，具有多根纤维丝，相邻所述纤维丝之间的距离小于0.1毫米。由于氢气及乙炔产生的火焰的临界直径为0.1mm～0.2mm，所述纤维阻火结构130可以充分对喷发气体中的氢气及乙炔产生的火焰进行阻拦。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构130为纤维丝束，具有多根纤维丝，相邻所述纤维丝之间的距离小于0.07毫米。也可以认为所述纤维复合材料的纤维丝径小于0.07毫米。
由于可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰的临界直径为0.07mm～0.5mm，所述纤维阻火结构130可以充分对喷发气体中的可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行阻拦。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构130为石英纤维。
其中，石英纤维为SiO2含量高于99.95％以上、丝径在1μm～15μm的特种的玻璃纤维，由高纯二氧化硅和天然石英晶体制造而成。并且，石英纤维是所有无机纤维中，强度最高、长期时候用温度在1000℃以上的连续长纤维，短时间使用温度可达1300℃。石英纤维具有耐高温性能、绝缘性能良好，电阻率高，可以对喷发物中产生的火焰进行阻拦，起到灭火作用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池防火装置，其特征在于，包括：
电池箱体(10)，包围形成一个第一收纳空间(110)，所述第一收纳空间(110)内放置有多个电池单体(320)或电池包(80)，所述电池箱体(10)设置有箱体出气口(121)；
箱体安全阀(120)，设置于所述箱体出气口(121)；
箱体阻火结构(20)，包括箱体阻火外壳(220)、入口挡板(222)、出口挡板(223)以及入口连接部(210)；
所述入口挡板(222)、所述出口挡板(223)分别设置于所述箱体阻火外壳(220)的两端，所述箱体阻火外壳(220)、所述入口挡板(222)以及所述出口挡板(223)包围形成一个阻火空间(221)；
所述入口挡板(222)与所述箱体阻火外壳(220)之间形成一个阻火空间入口(2221)，所述出口挡板(223)与所述箱体阻火外壳(220)之间形成一个阻火空间出口(2231)，所述阻火空间入口(2221)与所述阻火空间出口(2231)不共面；
所述箱体阻火外壳(220)设置所述入口挡板(222)的一端与所述入口连接部(210)一端连接，所述入口连接部(210)远离所述入口挡板(222)的一端与所述箱体安全阀(120)连接，用以阻止所述多个电池单体(320)热失控后释放的喷发物，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
2.如权利要求1所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个间隔设置的第一阻火板(240)，设置于所述阻火空间(221)内，每个所述第一阻火板(240)一端与所述入口挡板(222)连接，每个所述第一阻火板(240)另一端朝向所述出口挡板(223)延伸并与所述出口挡板(223)形成一个第一开口(241)；
多个间隔设置的第二阻火板(250)，设置于所述阻火空间(221)内，所述多个第二阻火板(250)与所述多个第一阻火板(240)交替设置，每个所述第二阻火板(250)一端与所述出口挡板(223)连接，每个所述第二阻火板(250)朝向所述入口挡板(222)延伸并与所述入口挡板(222)形成一个第二开口(251)；
所述阻火空间入口(2221)、多个所述第一开口(241)、多个所述第二开口(251)以及所述阻火空间出口(2231)形成一个阻火通道(260)，所述阻火通道(260)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
3.如权利要求2所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述第一开口(241)与所述第二开口(251)的最大孔径小于0.5毫米。
4.如权利要求2所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，相邻的所述第一阻火板(240)与所述第二阻火板(250)之间的间隔距离小于0.5毫米。
5.如权利要求1所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个第一管道(310)，设置于所述第一收纳空间(110)内，一个所述第一管道(310)与一个所述电池单体(320)的单体安全阀(321)连接，所述电池单体(320)放置于所述第一收纳空间(110)内；
第一气轨(330)，设置于所述第一收纳空间(110)内，所述第一气轨(330)与多个所述第一管道(310)连接，所述第一气轨(330)与所述箱体出气口(121)连接。
6.如权利要求5所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个单体阻火结构(40)，每个所述单体阻火结构(40)具有单体阻火结构入口(410)与单体阻火结构出口(420)，每个所述单体阻火结构(40)的所述单体阻火结构出口(420)与所述第一气轨(330)连接；
一个所述单体阻火结构(40)的所述单体阻火结构入口(410)与一个所述第一管道(310)连接。
7.如权利要求6所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个电池模组壳体(50)，包围形成一个第二收纳空间(510)，多个所述电池模组壳体(50)设置于所述第一收纳空间(110)内，每个所述电池模组壳体(50)设置有壳体出气口(521)，每个所述壳体出气口(521)设置有壳体安全阀(520)。
8.如权利要求7所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，多个所述第一管道(310)与所述第一气轨(330)设置于所述第二收纳空间(510)内，所述第一气轨(330)与所述壳体出气口(521)连接。
9.如权利要求8所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个第二管道(710)，设置于所述第一收纳空间(110)内，一个所述第二管道(710)与一个所述电池模组壳体(50)的所述壳体安全阀(520)连接；
第二气轨(720)，设置于所述第一收纳空间(110)内，所述第二气轨(720)与多个所述第二管道(710)连接，所述第二气轨(720)与所述箱体出气口(121)连接。
10.如权利要求9所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个模组阻火结构(60)，每个所述模组阻火结构(60)具有模组阻火结构入口(610)与模组阻火结构出口(620)，每个所述模组阻火结构(60)的所述模组阻火结构出口(620)与所述第二气轨(720)连接；
一个所述模组阻火结构(60)的所述模组阻火结构入口(610)与一个所述第二管道(710)连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114566752A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 东莞新能安科技有限公司 火焰抑制结构、电池包及用电装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1444914A (en) * 1972-10-11 1976-08-04 British Gas Corp Gas burners
EP0375455A2 (en) * 1988-12-23 1990-06-27 Westech Industrial Limited Flame arrester
JP2014135234A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Mitsubishi Electric Corp 電池パック
JP2014158508A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Hochiki Corp 消火装置
CN204271170U (zh) * 2014-09-18 2015-04-15 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种安全锂离子电池组
CN105977521A (zh) * 2016-05-06 2016-09-28 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种高安全性锂离子电池
CN106663766A (zh) * 2014-09-30 2017-05-10 谷歌公司 电池模块
CN207409561U (zh) * 2017-11-02 2018-05-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱和电池包
CN208548429U (zh) * 2018-07-27 2019-02-26 清华大学 锂离子电池
CN208706745U (zh) * 2018-07-27 2019-04-05 清华大学 锂离子电池系统及耗能产品
WO2019127957A1 (zh) * 2017-12-28 2019-07-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组
CN210873835U (zh) * 2019-08-05 2020-06-30 清华大学 锂离子电池防火装置
CN216850170U (zh) * 2021-12-21 2022-06-28 青岛亚通达铁路设备有限公司 一种耐火防水型电池箱

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1444914A (en) * 1972-10-11 1976-08-04 British Gas Corp Gas burners
EP0375455A2 (en) * 1988-12-23 1990-06-27 Westech Industrial Limited Flame arrester
JP2014135234A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Mitsubishi Electric Corp 電池パック
JP2014158508A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Hochiki Corp 消火装置
CN204271170U (zh) * 2014-09-18 2015-04-15 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种安全锂离子电池组
CN106663766A (zh) * 2014-09-30 2017-05-10 谷歌公司 电池模块
CN105977521A (zh) * 2016-05-06 2016-09-28 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 一种高安全性锂离子电池
CN207409561U (zh) * 2017-11-02 2018-05-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱和电池包
WO2019127957A1 (zh) * 2017-12-28 2019-07-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组
CN208548429U (zh) * 2018-07-27 2019-02-26 清华大学 锂离子电池
CN208706745U (zh) * 2018-07-27 2019-04-05 清华大学 锂离子电池系统及耗能产品
CN210873835U (zh) * 2019-08-05 2020-06-30 清华大学 锂离子电池防火装置
CN216850170U (zh) * 2021-12-21 2022-06-28 青岛亚通达铁路设备有限公司 一种耐火防水型电池箱

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