CN110478831A - 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。每个第一阻火板与箱体阻火外壳的内壁形成一个开口。通过多个开口，可以形成一条弯曲的阻火通道，用以使得流经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阻火空间内的弯曲阻火通道时，多个第一阻火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多个第一阻火板时，器壁效应终止链反应会使得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，喷发物的温度会通过第一阻火板和箱体阻火外壳进行热量传递实现散热。多个开口的孔径小于喷发物产生火焰的临界直径时，使得火焰传不过去，从而无法继续着火，阻止了喷发物产生的火焰蔓延。
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。所述箱体阻火结构具有箱体阻火结构入口。所述箱体阻火结构入口与所述箱体安全阀连接，用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。所述箱体阻火结构包括箱体阻火外壳与多个间隔设置的第一阻火板。所述箱体阻火外壳包围形成一个阻火空间。所述箱体阻火结构入口设置于所述箱体阻火外壳靠近所述箱体安全阀的一端。多个间隔设置的所述第一阻火板设置于所述箱体阻火外壳的内壁，且相邻两个所述第一阻火板分别设置于所述箱体阻火外壳内壁的相对两侧，且每个所述第一阻火板与所述箱体阻火外壳的内壁形成一个开口。
本申请提供一种上述锂离子电池防火装置。相邻两个所述第一阻火板分别设置于所述箱体阻火外壳内壁的相对两侧。且每个所述第一阻火板与所述箱体阻火外壳的内壁形成一个开口。通过多个所述第一阻火板与所述箱体阻火外壳的内壁形成的多个开口，可以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，多个所述第一阻火板会对喷发物产生火焰进行阻拦。喷发物产生的火焰撞击多个所述第一阻火板时，器壁效应终止链反应会使得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，当喷发物撞击多个所述第一阻火板和所述箱体阻火外壳时，喷发物的温度会通过所述第一阻火板和所述箱体阻火外壳进行热量传递实现散热。并且，当多个所述开口的孔径小于喷发物产生火焰的临界直径时，会对喷发物产生火焰进行阻挡，使得火焰传不过去，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的结构示意图；图2为本申请提供的一个实施例中箱体阻火结构的结构示意图；图3为本申请提供的图2中箱体阻火结构的开口结构示意图；图4为本申请提供的另一个实施例中箱体阻火结构的结构示意图；图5为本申请提供的图4中箱体阻火结构的开口结构示意图；图6为本申请提供的又一个实施例中箱体阻火结构的结构示意图；图7为本申请提供的图6中箱体阻火结构的开口结构示意图；图8为本申请提供的又一个实施例中箱体阻火结构的结构示意图；图9为本申请提供的一个实施例中箱体阻火外壳的切面为方形的箱体阻火结构的结构示意图；图10为本申请提供的另一个实施例中箱体阻火外壳的切面为方形的箱体阻火结构的结构示意图；图11为本申请提供的一个实施例中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12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13为本申请提供的另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14为本申请提供的一个实施例中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15为本申请提供的一个实施例中含有电池包的锂离子电池防火装置的结构示意图；图16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17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18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、箱体阻火结构入口210、箱体阻火外壳220、阻火空间221、第一阻火板240、第一阻火通道241、阻火件2421、第二开口2422、第二阻火通道242、第二阻火板250、第三开口2431、第三阻火通道243、支撑架251、第一管道310、单体安全阀321、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具有箱体阻火结构入口210。所述箱体阻火结构入口210与所述箱体安全阀120连接，用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。所述箱体阻火结构20包括箱体阻火外壳220与多个间隔设置的第一阻火板240。所述箱体阻火外壳220包围形成一个阻火空间221。所述箱体阻火结构入口210设置于所述箱体阻火外壳220靠近所述箱体安全阀120的一端。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设置于所述箱体阻火外壳220的内壁。相邻两个所述第一阻火板240分别设置于所述箱体阻火外壳220内壁的相对两侧。且每个所述第一阻火板240与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个开口。
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。
相邻两个所述第一阻火板240分别设置于所述箱体阻火外壳220内壁的相对两侧。且每个所述第一阻火板240与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个开口。通过多个所述第一阻火板240与所述箱体阻火外壳220的内壁形成的多个开口，可以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，多个所述第一阻火板240会对喷发物产生的火焰进行阻拦。喷发物产生火焰撞击多个所述第一阻火板240时，器壁效应终止链反应会使得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，当喷发物撞击多个所述第一阻火板240和所述箱体阻火外壳220时，喷发物的温度会通过所述第一阻火板240和所述箱体阻火外壳220进行热量传递实现散热。并且，当多个所述开口的孔径小于喷发物产生火焰的临界直径时，会对火焰进行阻挡，使得火焰传不过去，从而无法继续着火，阻止了喷发物产生的火焰蔓延。
其中，所述第一阻火板240和所述箱体阻火外壳220具有足够的机械强度，可以抵抗爆炸时的压力。所述箱体阻火结构入口210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。
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。
请参见图2-3，在一个实施例中，多个所述第一阻火板240朝着远离所述阻火结构入口210的方向依次设置。多个所述第一阻火板240中任意两个所述第一阻火板240不设置在同一平面。每个所述第一阻火板240远离固定端的一侧与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个第一开口2411(图3中a)。多个所述第一开口2411以及多个所述第一阻火板240之间的间隔空间形成一个第一阻火通道241。所述第一阻火通道241用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
每个所述第一阻火板240与所述箱体阻火外壳220的内壁固定连接形成一个所述第一开口2411。所述第一开口2411用于使得喷发物进行流动，并对喷发物产生的火焰进行阻挡，阻止喷发物产生的火焰蔓延。
相邻两个所述第一阻火板240分别设置于所述箱体阻火外壳220内壁的相对两侧，且每个所述第一阻火板240远离固定端的一侧与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个所述第一开口2411。也就是说相邻两个所述第一开口2411分别设置在靠近所述箱体阻火外壳220内壁的相对两侧。也可以理解为相邻两个所述第一开口2411不在同一侧(相对于所述箱体阻火外壳220内壁)，从而可以形成一条弯曲的所述第一阻火通道241。通过所述第一阻火通道241充分利用所述阻火空间221，使得喷发物产生的火焰经过多个所述第一开口2411，以起到阻止喷发物产生的火焰蔓延的作用。
当喷发物产生的火焰在所述第一阻火通道241内流通时，相邻两个所述第一阻火板240之间的距离小于火焰的临界直径，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第一阻火通道241内流通时，会撞击多个所述第一阻火板240和所述箱体阻火外壳220内壁，利用器壁效应终止链反应有利于接触面(火焰和所述第一阻火板240以及所述箱体阻火外壳220内壁接触)传热和增加活性基团的销毁速率，从而无法继续着火。
其中，多个所述第一阻火板240可以平行设置。
在一个实施例中，所述第一开口2411的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离(图5中b)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2411的最大孔径和相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离设置也不同。所述第一开口2411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2411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，当火焰在所述第一阻火通道241内流通时，会撞击多个所述第一阻火板240，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。
相邻两个所述第一阻火板240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2411以及多个所述第一阻火板240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，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离小于0.5毫米，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。
在一个实施例中，所述第一开口2411的最大孔径小于0.4mm，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离小于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2411以及相邻两个所述第一阻火板240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，所述第一开口2411的最大孔径小于0.1mm，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离小于0.1mm。此时，由于氢气及乙炔产生的火焰的临界直径为0.1mm～0.2mm，所述第一开口2411以及相邻两个所述第一阻火板240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，所述第一开口2411的最大孔径小于0.07mm，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离小于0.07mm。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，所述第一开口2411以及相邻两个所述第一阻火板240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，所述第一开口2411的最大孔径小于0.07mm，相邻两个所述第一阻火板240之间的间隔距离小于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。
请参见图4-5，在一个实施例中，每两个所述第一阻火板240分别设置于所述箱体阻火外壳220内壁的相对两侧，且每两个所述第一阻火板240设置在同一平面。每两个所述第一阻火板240形成一个阻火件2421，相邻两个所述阻火件2421间隔设置。每两个所述第一阻火板240之间形成一个第二开口2422。多个所述第二开口2422以及多个所述阻火件2421之间的间隔空间形成一个第二阻火通道242。所述第二阻火通道242用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
每两个所述第一阻火板240相对设置，形成一个所述第二开口2422。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。每个所述阻火件4421中的两个所述第一阻火板440可以相同可以不同。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。当喷发物从所述阻火结构入口210进入所述阻火空间221内，并经由所述第二阻火通道242后流出。此时，所述第二阻火通道242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。当喷发物在所述第二阻火通道242内流通时，相邻两个所述阻火件2421之间的距离小于喷发物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242内流通时，会撞击多个所述阻火件2421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2422(请参见图5中b)的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述阻火件2421之间的间隔距离(请参见图5中d)小于0.5毫米。此时，通过所述第二开口2422最大孔径的设置以及相邻两个所述阻火件2421之间的间隔距离的设置，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6-10，在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个间隔设置的第二阻火板250。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。且每个所述第二阻火板250设置于相邻两个所述阻火件2421之间。每个所述第二阻火板250四周边缘与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个第三开口2431。每个所述第二开口2422设置于所述阻火空间221的中心轴线位置。多个所述第三开口2431、多个所述第二开口2422以及每个所述第二阻火板250和每个所述阻火件2421之间的间隔空间形成一个第三阻火通道243。所述第三阻火通道243用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
每个所述第二阻火板250四周边缘与所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个第三开口2431。也就是说，所述第二阻火板250的尺寸小于所述箱体阻火外壳220的垂直于中心轴线的切面的尺寸。例如，当所述第二阻火板250为圆形时，所述箱体阻火外壳220为圆柱形时，所述第二阻火板250的直径小于所述箱体阻火外壳220的切面直径。并且，所述第二阻火板250的四周边缘均与所述箱体阻火外壳220的内壁不连接，形成一个环形的第三开口2431。此时，所述第二阻火板250和所述箱体阻火外壳220的内壁形成一个第三开口2431。
当喷发物从所述阻火结构入口210进入所述阻火空间221内时，通过所述第三开口2431会使得喷发物进行分散，并沿着所述第三开口2431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2422。依次类推，喷发物从所述阻火结构入口210进入后会经过多个所述第三开口2431和所述第二开口2422。
其中，所述第三开口2431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2431和所述第二开口2422可以使得所述第三阻火通道243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243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243内流通时，相邻两个所述第二阻火板250与所述阻火件2421之间的距离小于火焰的临界直径时，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243内流通时，会撞击所述第二阻火板250与所述阻火件2421，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，所述第三开口2431(图7中c)的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件2421与所述第二阻火板250之间的间隔距离小于0.5毫米。通过对所述第三开口2431的最大孔径的设置以及相邻的所述阻火件2421与所述第二阻火板250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2431和所述第二开口2422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243内流通时，会撞击所述阻火件2421与所述第二阻火板250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2431与所述第二开口2422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2421与所述第二阻火板250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。
在一个实施例中，所述锂离子电池防火装置100还包括多个支撑架251。每个所述支撑架251一端与所述第二阻火板250连接。每个所述支撑架251远离所述第二阻火板250的一端与所述箱体阻火外壳220的内壁连接，用以支撑所述第二阻火板250。
其中，所述支撑架251可以对所述第二阻火板250进行固定，以使得每个所述第二阻火板250四周边缘与所述箱体阻火外壳220的内壁形成所述第三开口2431。所述支撑架251连接时可以采用焊接或螺栓连接的方式。
请参见图9-10，在一个实施例中，设置有所述第一阻火板240的所述箱体阻火外壳220部位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。也可以认为，设置有所述第一阻火板240的所述箱体阻火外壳220部位的切面为矩形或圆形等形状，具体形状不做限制。
请参见图11，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产生的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12-13，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14，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15，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16-17，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80包围设置，用以阻止所述多个电池单体320或电池包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 (12)
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)，具有箱体阻火结构入口(210)，所述箱体阻火结构入口(210)与所述箱体安全阀(120)连接，用以阻止喷发物产生的火焰蔓延；
所述箱体阻火结构(20)包括：
箱体阻火外壳(220)，所述箱体阻火外壳(220)包围形成一个阻火空间(221)，所述箱体阻火结构入口(210)设置于所述箱体阻火外壳(220)靠近所述箱体安全阀(120)的一端；
多个间隔设置的第一阻火板(240)，设置于所述箱体阻火外壳(220)的内壁，且每相邻两个所述第一阻火板(240)分别设置于所述箱体阻火外壳(220)内壁的相对两侧，且每个所述第一阻火板(240)与所述箱体阻火外壳(220)的内壁形成一个开口。
2.如权利要求1所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，多个所述第一阻火板(240)朝着远离所述阻火结构入口(210)的方向依次设置，多个所述第一阻火板(240)中任意两个所述第一阻火板(240)不设置在同一平面；
每个所述第一阻火板(240)远离固定端的一侧与所述箱体阻火外壳(220)的内壁形成一个第一开口(2411)；
多个所述第一开口(2411)以及多个所述第一阻火板(240)之间的间隔空间形成一个第一阻火通道(241)，所述第一阻火通道(241)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
3.如权利要求1所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，每两个所述第一阻火板(240)分别设置于所述箱体阻火外壳(220)内壁的相对两侧，且每两个所述第一阻火板(240)设置在同一平面；
每两个所述第一阻火板(240)形成一个阻火件(2421)，相邻两个所述阻火件(2421)间隔设置；
每两个所述第一阻火板(240)之间形成一个第二开口(2422)；
多个所述第二开口(2422)以及多个所述阻火件(2421)之间的间隔空间形成一个第二阻火通道(242)，所述第二阻火通道(242)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
4.如权利要求3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(250)，设置于所述阻火空间(221)内，且每个所述第二阻火板(250)设置于相邻两个所述阻火件(2421)之间；
每个所述第二阻火板(250)四周边缘与所述箱体阻火外壳(220)的内壁形成一个第三开口(2431)；
每个所述第二开口(2422)设置于所述阻火空间(221)的中心轴线位置；
多个所述第三开口(2431)、多个所述第二开口(2422)以及每个所述第二阻火板(250)和每个所述阻火件(2421)之间的间隔空间形成一个第三阻火通道(243)，所述第三阻火通道(243)用以阻止喷发物产生的火焰蔓延。
5.如权利要求4所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，还包括：
多个支撑架(251)，每个所述支撑架(251)一端与所述第二阻火板(250)连接，每个所述支撑架(251)远离所述第二阻火板(250)的一端与所述箱体阻火外壳(220)的内壁连接，用以支撑所述第二阻火板(250)。
6.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(2411)的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述第一阻火板(240)之间的间隔距离小于0.5毫米。
7.如权利要求3所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述第二开口(2422)的最大孔径小于0.5毫米，相邻两个所述阻火件(2421)之间的间隔距离小于0.5毫米。
8.如权利要求4所述的锂离子电池防火装置，其特征在于，所述第三开口(2431)的最大孔径小于0.5毫米，相邻的所述阻火件(2421)与所述第二阻火板(250)之间的间隔距离小于0.5毫米。
9.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。
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。
11.如权利要求10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)；
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。
12.如权利要求11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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|---|---|---|---|---|
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