CN110478830A - 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包括纤维阻火结构。纤维阻火结构填充于第一收纳空间内并将多个电池单体包围。通过纤维阻火结构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与空气接触，防止增强火焰或引起新的火焰产生。同时，纤维阻火结构覆盖在多个电池单体的周围，可以使得相邻两个电池单体之间也得到隔离。从而，避免了其中一个电池单体热失控后影响周围的电池单体，起到了隔绝的作用，减少了燃烧起火的条件因素。从而，通过纤维阻火结构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，提高锂离子电池在实际使用过程中的安全性。
Description
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。
本申请提供一种本申请提供一种锂离子电池防火装置包括电池箱体以及纤维阻火结构。所述电池箱体包围形成一个第一收纳空间，用以放置多个电池单体。所述纤维阻火结构填充于所述第一收纳空间内。所述纤维阻火结构为柔性结构。且所述纤维阻火结构用于将所述多个电池单体包围设置，用以阻止所述多个电池单体热失控后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。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构为纤维丝束，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。
在一个实施例中，所述纤维阻火结构为石英纤维。
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。多个所述单体阻火结构设置于所述第一收纳空间。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。一个所述单体阻火结构入口与一个所述电池单体的单体安全阀连接，用于阻止所述电池单体热失控后从所述单体安全阀喷发的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。一个所述第一管道设置于所述单体安全阀和所述单体阻火结构入口之间。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单体阻火结构出口连接。所述电池箱体包括箱体出气口和箱体安全阀。所述箱体安全阀设置于所述箱体出气口。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液体阻火结构。所述液体阻火结构包括液封箱和排气管道。所述液封箱与所述箱体安全阀通过所述排气管道连接。所述液封箱包围形成一个液体容纳空间。所述液体容纳空间内放置有液体，用以冷却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。所述排气管道靠近所述箱体安全阀一端设置有稳压腔，所述稳压腔的直径大于所述排气管道的直径。所述排气管道靠近所述液封箱一端设置有单向阀。所述单向阀设置于所述排气管道内，用以防止所述液体倒流至所述箱体安全阀。
在一个实施例中，每个所述单体阻火结构包括单体阻火外壳与多个间隔设置的第一阻火板。所述单体阻火外壳包围形成一个阻火空间。所述单体阻火结构入口设置于所述单体阻火外壳靠近所述第一管道的一端。每个所述阻火件包括两个相对设置的第一阻火板，所述第一阻火板设置于所述单体阻火外壳内壁。每两个所述第一阻火板之间形成一个第二开口。多个所述第二开口以及多个所述阻火件之间的间隔空间形成一个第二阻火通道。所述第二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，所述锂离子电池防火装置还包括多个间隔设置的第二阻火板以及多个支撑架。每个所述第二阻火板设置于相邻两个所述阻火件之间。每个所述第二阻火板四周边缘与所述单体阻火外壳的内壁形成一个第三开口。每个所述第二开口设置于所述阻火空间的中心轴线位置。多个所述第三开口、多个所述第二开口以及每个所述第二阻火板和每个所述阻火件之间的间隔空间形成一个第三阻火通道。所述第三阻火通道用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。每个所述支撑架一端与所述第二阻火板连接。每个所述支撑架另一端与所述单体阻火外壳的内壁连接，用以支撑所述第二阻火板。
在一个实施例中，所述第二开口的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述阻火件之间的间隔距离小于0.5毫米。
在一个实施例中，述第三开口的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件与所述第二阻火板之间的间隔距离小于0.5毫米。
本申请提供一种上述锂离子电池防火装置包括纤维阻火结构。所述纤维阻火结构填充于所述第一收纳空间内并将所述多个电池单体包围。即使所述电池单体释放喷发物或所述电池箱体破裂后，所述纤维阻火结构为柔性阻燃纤维结构，仍然可以覆盖在多个所述电池单体的周围。通过所述纤维阻火结构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与空气接触。同时，所述纤维阻火结构覆盖在多个所述电池单体的周围，可以使得相邻两个所述电池单体之间也得到隔离。从而，避免了其中一个所述电池单体热失控后影响周围的所述电池单体，起到了隔绝的作用，减少了燃烧起火的的条件因素。从而，通过所述纤维阻火结构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为阻燃纤维结构，当所述电池单体释放喷发物或所述电池箱体破裂后，可以阻隔周围的空气接触热失控后的所述电池单体，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可以提高锂离子电池在实际使用过程中的安全性。
附图说明
图1为本申请提供的锂离子电池防火装置的整体结构示意图；
图2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整体结构示意图；
图3为本申请提供的一个实施例中单体阻火结构的整体结构示意图；
图4为本申请提供的图3中单体阻火结构的开口结构示意图；
图5为本申请提供的另一个实施例中单体阻火结构的整体结构示意图；
图6为本申请提供的图5中单体阻火结构的开口结构示意图；
图7为本申请提供的一个实施例中单体阻火结构的结构示意图；
图8为本申请提供的一个实施例中单体阻火结构的切面为方形的结构示意图；
图9为本申请提供的另一个实施例中单体阻火结构的切面为方形的结构示意图；
图10为本申请提供的一个实施例中含有液体阻火结构的锂离子电池防火装置的结构示意图；
图11为本申请提供的另一个实施例中含有液体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、纤维阻火结构130、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、单体安全阀321、第一管道310、第一气轨330、箱体出气口121、箱体安全阀120、液体阻火结构20、液封箱250、排气管道230、液体容纳空间251、液体252、稳压腔220、单向阀240、单体阻火外壳430、第一阻火板440、阻火空间431、阻火件4421、第二开口4422、第二阻火通道442、第二阻火板450、第三开口4431、第三阻火通道443、支撑架451。
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，本申请提供一种锂离子电池防火装置100包括电池箱体10以及纤维阻火结构130。所述电池箱体10包围形成一个第一收纳空间110，用以放置多个电池单体320或电池包80。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80包围设置，用以阻止所述多个电池单体320或所述电池包80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或所述电池包80包围。即使所述电池单体320释放喷发物或或所述电池包80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或所述电池包80或所述电池箱体10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，可以对喷发物产生的火焰进行阻拦，起到灭火作用。
请参见图2-4，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个单体阻火结构40。多个所述单体阻火结构40设置于所述第一收纳空间110。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。一个所述单体阻火结构入口410与一个所述电池单体320的单体安全阀321连接，用于阻止所述电池单体320热失控后从所述单体安全阀321喷发的喷发物产生的火焰蔓延。
每个所述单体阻火结构40包括单体阻火外壳430与多个间隔设置的第一阻火板440。所述单体阻火外壳430包围形成一个阻火空间431。所述单体阻火结构入口410设置于所述单体阻火外壳430靠近所述第一管道310的一端。每个所述阻火件4421包括两个相对设置的第一阻火板440，所述第一阻火板440设置于所述单体阻火外壳430内壁。每两个所述第一阻火板(440)之间形成一个第二开口4422。多个所述第二开口4422以及多个所述阻火件4421之间的间隔空间形成一个第二阻火通道442。所述第二阻火通道442用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
每两个所述第一阻火板440相对设置，形成一个所述第二开口4422。其中，多个所述第一阻火板440的结构可以相同可以不同，所述第二开口4422可以为圆形、方形、星形等多个变型结构。多个所述第二开口4422以及多个所述阻火件4421形成的所述第二阻火通道442为一个弯曲的阻火通道。当喷发物从所述单体阻火结构入口410进入所述阻火空间431内，并经由所述第二阻火通道442后流出。此时，所述第二阻火通道442利用了所述阻火空间431内的空间，使得喷发物产生的火焰在所述阻火空间431内流经较长的路线。当喷发物产生的火焰在所述第二阻火通道442内流通时，相邻两个所述阻火件4421之间的距离小于喷发气体产生的火焰的临界直径，可以使得喷发物产生的火焰的热损失增大，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第二阻火通道442内流通时，会撞击多个所述阻火件4421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，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。
在一个实施例中，所述第二开口4422(请参见图4中b)的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述阻火件4421之间的间隔距离(请参见图4中d)小于0.5毫米。
所述第二开口4422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，当火焰通过所述第二开口4422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，当火焰在所述第二阻火通道442内流通时，会撞击多个所述第一阻火板440，可以使得火焰的温度通过接触面进行散热，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。
相邻两个所述阻火件4421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，通过所述第二开口4422以及多个所述第一阻火板440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，所述第二开口4422的最大孔径小于0.4毫米，相邻两个所述阻火件4421之间的间隔距离小于0.4毫米。由于甲烷产生的火焰的临界直径为0.4mm～0.5mm，所述第二开口4422以及相邻两个所述阻火件4421均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，所述第二开口4422的最大孔径小于0.1毫米，相邻两个所述阻火件4421之间的间隔距离小于0.1毫米。此时，由于氢气及乙炔产生的火焰的临界直径为0.1mm～0.2mm，所述第二开口4422以及相邻两个所述阻火件4421均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，所述第二开口4422的最大孔径小于0.07毫米，相邻两个所述阻火件4421之间的间隔距离小于0.07毫米。此时，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，所述第二开口4422以及相邻两个所述阻火件4421均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，所述第二开口4422的最大孔径小于0.07毫米，相邻两个所述阻火件4421之间的间隔距离小于0.07毫米，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。
请参见图5-7，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个间隔设置的第二阻火板450以及多个支撑架451。每个所述第二阻火板450设置于相邻两个所述阻火件4421之间。每个所述第二阻火板450四周边缘与所述单体阻火外壳430的内壁形成一个第三开口4431。每个所述第二开口4422设置于所述阻火空间431的中心轴线位置。多个所述第三开口4431、多个所述第二开口4422以及每个所述第二阻火板450和每个所述阻火件4421之间的间隔空间形成一个第三阻火通道443。所述第三阻火通道443用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。每个所述支撑架451一端与所述第二阻火板450连接。每个所述支撑架451另一端与所述单体阻火外壳430的内壁连接，用以支撑所述第二阻火板450。
每个所述第二阻火板450四周边缘与所述单体阻火外壳430的内壁形成一个第三开口4431。也就是说，所述第二阻火板450的尺寸小于所述单体阻火外壳430的垂直于中心轴线的切面的尺寸。例如，当所述第二阻火板450为圆形时，所述单体阻火外壳430为圆柱形时，所述第二阻火板450的直径小于所述单体阻火外壳430的切面直径。并且，所述第二阻火板450的四周边缘均与所述单体阻火外壳430的内壁不连接，形成一个环形的第三开口4431。此时，所述第二阻火板450和所述单体阻火外壳430的内壁形成一个第三开口4431。
当喷发物从所述单体阻火结构入口410进入所述阻火空间431内时，通过所述第三开口4431会使得喷发物进行分散，并沿着所述第三开口4431形成无数条气流。然后无数条气流会聚后流经所述第二开口4422。依次类推，喷发物从所述单体阻火结构入口410进入后会经过多个所述第三开口4431和所述第二开口4422。
其中，所述第三开口4431使得喷发物进行分散，可以将喷发物的能量和冲击力进行分散，降低了喷发物的能量。同时，通过所述第三开口4431和所述第二开口4422可以使得所述第三阻火通道443的路径为传统阻火通道路径的多倍。因此，通过增加所述第三阻火通道443的路径和分散喷发物的能量，可以降低喷发物造成的危险，以确保锂离子电池在使用过程中的可靠性和安全性。
同时，当喷发物产生的火焰在所述第三阻火通道443内流通时，相邻两个所述第二阻火板450与所述阻火件4421之间的距离小于喷发物中喷发气体产生的火焰的临界直径时，可以使得喷发物产生的火焰的热损失增大，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第三阻火通道443内流通时，会撞击所述第二阻火板450与所述阻火件4421，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。
在一个实施例中，述第三开口4431的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件4421与所述第二阻火板450之间的间隔距离小于0.5毫米。
在一个实施例中，所述第三开口4431(图6中c)的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件4421与所述第二阻火板450之间的间隔距离小于0.5毫米。通过对所述第三开口4431的最大孔径的设置以及相邻的所述阻火件4421与所述第二阻火板450之间的间隔距离的设置，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，当火焰通过所述第三开口4431和所述第二开口4422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，当火焰在所述第三阻火通道443内流通时，会撞击所述阻火件4421与所述第二阻火板450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，所述第三开口4431与所述第二开口4422的最大孔径设置可以小于0.4mm、小于0.1mm、0.07mm，用以实现对甲烷产生的火焰、氢气及乙炔产生的火焰或可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行了阻拦，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
在一个实施例中，相邻的所述阻火件4421与所述第二阻火板450之间的间隔距离可以小于0.4mm、小于0.1mm、0.07mm，用以实现对甲烷产生的火焰、氢气及乙炔产生的火焰或可燃性气体与氧气的混合物产生的火焰进行了阻拦，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
其中，所述支撑架451可以对所述第二阻火板450进行固定，以使得每个所述第二阻火板450四周边缘与所述单体阻火外壳430的内壁形成所述第三开口4431。所述支撑架451连接时可以采用焊接或螺栓连接的方式。
请参见图8-9，在一个实施例中，所述单体阻火外壳430的形状可以为圆柱体的形状或立方体形状等，具体形状不做限制。
请参见图10，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设置于所述单体安全阀321和所述单体阻火结构入口410之间。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与多个所述单体阻火结构出口420连接。所述电池箱体10包括箱体出气口121和箱体安全阀120。所述箱体安全阀120设置于所述箱体出气口121。所述第一气轨330与所述箱体出气口121连接。
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液体阻火结构20内进行阻挡。从而，通过所述单体阻火结构40与所述液体阻火结构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。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括液体阻火结构20。所述液体阻火结构20包括液封箱250和排气管道230。所述液封箱250与所述箱体安全阀120通过所述排气管道230连接。所述液封箱250包围形成一个液体容纳空间251。所述液体容纳空间251内放置有液体252，用以冷却所述多个电池单体320热失控后释放的喷发物产生的火焰，以阻止喷发物产生的火焰蔓延。所述排气管道230靠近所述箱体安全阀120一端设置有稳压腔220，所述稳压腔220的直径大于所述排气管道230的直径。所述排气管道230靠近所述液封箱250一端设置有单向阀240。所述单向阀240设置于所述排气管道230内，用以防止所述液体252倒流至所述箱体安全阀120。
请参见图10，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，所述纤维阻火结构130将所述电池包80包围，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10-11，在一个实施例中，锂离子电池防火装置100还包括液体阻火结构20。所述液体阻火结构20包括液封箱250。所述液封箱250与所述箱体安全阀120管道连接。所述液封箱250包围形成一个液体容纳空间251。所述液体容纳空间251内放置有液体252，用以冷却所述多个电池单体320或所述电池包80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。
所述电池单体320或所述电池包80发生热失控时释放的喷发物通过管道引入至所述液封箱250内。此时，所述液封箱250内放置有所述液体252。根据液体能够吸收热量灭火原理，喷发物导入所述液体252内，所述液体252会对喷发物释放的热量进行吸热。从而，所述液体252对喷发物进行冷却，降低了喷发物的温度，减少了燃烧起火的的条件因素，进而起到阻止火焰蔓延的作用。同时，当喷发物产生的火焰与所述液体252接触时，所述液体252中含有灭火成分会对火焰进行灭火，阻止火势蔓延。
其中，所述液体252可以为甘油、桐油、水或食盐和氯化钙的水溶液等可以实现阻火功能的液体。所述液封箱250具有足够的机械强度、耐压力与耐高温的特性。
在一个实施例中，所述液体阻火结构20还包括排气管道230以及稳压腔220。所述排气管道230设置于所述液封箱250与所述箱体安全阀120之间，用以将所述液封箱250与所述箱体安全阀120连通。所述稳压腔220设置于所述排气管道230与所述箱体安全阀120之间。所述稳压腔220一端与所述排气管道230连通，所述稳压腔220远离所述排气管道230一端与所述箱体安全阀120管道连通。且所述稳压腔220的直径大于所述排气管道230的直径，用以确保所述排气管道230内的压力稳定。所述排气管道230一端与所述稳压腔220连通。所述排气管道230另一端与所述液封箱250连接并延伸至所述液体252中。
其中，所述排气管道230和所述稳压腔220具有足够的机械强度，可以抵抗爆炸时的压力。所述稳压腔220靠近所述箱体安全阀120一端设置。且所述稳压腔220与所述箱体安全阀120管道密封连接，防止喷发物外泄。并且，所述稳压腔220与所述箱体安全阀120管道密封连接时，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。同时，在所述液体阻火结构20的密封连接部位设置有耐高温密封圈，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。
所述稳压腔220的个数不做限制，可以设置多个，以防止喷发物的喷发压力过大造成所述液封箱250内的所述液体252溅出。所述排气管道230的形状可以为多个U型管连接形成，也可以为V字型管连接形成。此时，所述电池单体320发生热失控时释放的喷发物流经所述稳压腔220和所述排气管道230进入所述液封箱250的所述液体252内。
在一个实施例中，所述液封箱250与所述排气管道230可以密封连接，放置所述液体252外漏。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括单向阀240。所述单向阀240设置于所述排气管道230内，用以防止所述液体252倒流至所述箱体安全阀120。
所述单向阀240设置于靠近所述液封箱250一端的所述排气管道230内，用以防止所述液体252倒流至所述箱体安全阀120。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括泄水阀253。所述泄水阀253设置于所述液封箱250底部。
所述泄水阀253可以安装在所述液封箱250中需要泄水管线最低的部位。当水位高于泄水线后，所述泄水阀253会自动启动泄水减压，以保护所述排气管道230的安全，以减轻所述排气管道230的压力。
在一个实施例中，所述液体252能吸收的热量Q为(T1-T2)×c×m。其中，T1为喷发物进入所述液封箱250之前所述液体252的温度。T2为所述液体252气化时的温度。c为所述液体252的比热容，m为所述液体252的质量。所述液体252能吸收的热量Q大于喷发物的热量。
当所述液体252能吸收的热量Q大于喷发物的热量时，喷发物导入所述液体252内，所述液体252会对喷发物释放的热量进行吸热。从而，所述液体252对喷发物进行冷却，降低了喷发物的温度，减少了燃烧起火的的条件因素，进而起到阻止火焰蔓延的作用。
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 (11)
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)，用以放置多个电池单体(320)或电池包(80)；
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(80)包围设置，用以阻止所述多个电池单体(320)或所述电池包(80)热失控后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，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。
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。
4.如权利要求2所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述纤维阻火结构(130)为石英纤维。
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：
多个单体阻火结构(40)，设置于所述第一收纳空间(110)，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)，一个所述单体阻火结构入口(410)与一个所述电池单体(320)的单体安全阀(321)连接，用于阻止所述电池单体(320)热失控后从所述单体安全阀(321)喷发的喷发物产生的火焰蔓延。
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)设置于所述单体安全阀(321)和所述单体阻火结构入口(410)之间；
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)与多个所述单体阻火结构出口(420)连接；
所述电池箱体(10)包括箱体出气口(121)和箱体安全阀(120)，所述箱体安全阀(120)设置于所述箱体出气口(121)，所述第一气轨(330)与所述箱体出气口(121)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：
液体阻火结构(20)包括液封箱(250)和排气管道(230)，所述液封箱(250)与所述箱体安全阀(120)通过所述排气管道(230)连接，所述液封箱(250)包围形成一个液体容纳空间(251)，所述液体容纳空间(251)内放置有液体(252)，用以冷却所述多个电池单体(320)热失控后释放的喷发物，以阻止喷发物产生的火焰蔓延；
所述排气管道(230)靠近所述箱体安全阀(120)一端设置有稳压腔(220)，所述稳压腔(220)的直径大于所述排气管道(230)的直径；
所述排气管道(230)靠近所述液封箱(250)一端设置有单向阀(240)，所述单向阀(240)设置于所述排气管道(230)内，用以防止所述液体(252)倒流至所述箱体安全阀(120)。
8.如权利要求6所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，每个所述单体阻火结构(40)包括单体阻火外壳(430)与多个间隔设置的第一阻火板(440)；
所述单体阻火外壳(430)包围形成一个阻火空间(431)，所述单体阻火结构入口(410)设置于所述单体阻火外壳(430)靠近所述第一管道(310)的一端；
多个间隔设置的阻火件(4421)，每个所述阻火件(4421)包括两个相对设置的所述第一阻火板(440)，所述第一阻火板(440)设置于所述单体阻火外壳(430)内壁；
每两个所述第一阻火板(440)之间形成一个第二开口(4422)；
多个所述第二开口(4422)以及多个所述阻火件(4421)之间的间隔空间形成一个第二阻火通道(442)，所述第二阻火通道(442)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
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：
多个间隔设置的第二阻火板(450)，每个所述第二阻火板(450)设置于相邻两个所述阻火件(4421)之间；
每个所述第二阻火板(450)四周边缘与所述单体阻火外壳(430)的内壁形成一个第三开口(4431)；
每个所述第二开口(4422)设置于所述阻火空间(431)的中心轴线位置；
多个所述第三开口(4431)、多个所述第二开口(4422)以及每个所述第二阻火板(450)和每个所述阻火件(4421)之间的间隔空间形成一个第三阻火通道(443)，所述第三阻火通道(443)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延；
多个支撑架(451)，每个所述支撑架(451)一端与所述第二阻火板(450)连接，每个所述支撑架(451)另一端与所述单体阻火外壳(430)的内壁连接，用以支撑所述第二阻火板(450)。
10.如权利要求9所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述第二开口(4422)的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述阻火件(4421)之间的间隔距离小于0.5毫米。
11.如权利要求9所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述第三开口(4431)的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件(4421)与所述第二阻火板(450)之间的间隔距离小于0.5毫米。
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