CN111430629A - 一种电池用储存箱及具有其的老化仓及其运行操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电池用储存箱及老化仓,属于电池制造技术领域。老化仓中有若干液热板和储存箱；储存箱中有若干导热金属管组成的导热金属管阵列，焊接均热板，单体电池放入导热金属管内；储存箱一面为金属板，与液热板相接触；储存箱箱体有保温层和防爆层，前后门有密封胶塞，储存箱进入老化仓后，液热板与储存箱的金属面板接触，通过金属面板与导热金属管阵列加热、传热和均热，控制导热金属管内单体电池的温度；当某单体电池发生爆燃时，导热金属管内部气体压力升高，冲开胶塞上防爆膜泄压，烟雾传感器探测后，启动老化仓排烟，消防水进入，可迅速将安全隐患扑灭，不会波及相邻储存箱。本申请热传导效率高，空间利用率高。结构简单，综合成本低。

Description

一种电池用储存箱及具有其的老化仓及其运行操作方法
技术领域
本申请涉及一种电池用储存箱及具有其的老化仓及其运行操作方法,属于电池制造技术领域。
背景技术
电池的一致性是除安全性外最重要的性能指标，一般的性能指标，如电压、容量、内阻很容易测出来。在成组时,自放电大的电池与正常电池放在一起，会不断消耗拉低其他电池的电压，降低电池包的整体容量，严重时可能导致电池微短路、短路，甚至燃烧和爆炸。因此，除了严格控制电池制造过程中的粉尘杂质外，还要将自放电大的电池识别并剔除出来。
目前常用的方法是高温老化，高温的目的是加速电池自放电，以便快速识别。在大批量生产过程中，高温老化房耗能高，且存在较大安全隐患。行业内由于电池高温老化引起的火灾事故层出不穷。安全与降本一直是电池行业所要面临的核心难题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提出了一种电池用储存箱及老化仓的设计及使用方法。其中，老化仓中有若干个机械驱动上下移动的液热板和若干带有移动轮的储存箱；液热板与储存箱上表面金属板通过机械接触进行传热；储存箱中设置有若干个导热金属管(槽)组成的至少2个导热金属管(槽)相互连接成一个整体，每2个导热金属管整体之间插入并焊接一块垂直于底板的均热板；将与之形状匹配的单体电池放入导热金属管(槽)内整体；储存箱具有保温层和防爆层，前后门设有密封胶塞、设有进水口和排水口；储存箱通过下面板的滚轮进入老化仓后，液热板向下移动并落在储存箱的金属上面板上，通过金属上面板及焊有均热板的金属管矩阵传热与均热，确保高温老化时金属管内单体电池的温度均匀；当单体电池温度异常时，温度传感器可以提前预警；当某个单体电池发生爆燃时，金属管的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测后，启动老化仓排烟，消防水进入，可迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱。
老化仓内布有消防进水主管道、液热板的进出水主管道、所有进排水接头、消防排水口及排烟口；消防进水管道、液热板的进出水管道设置于储存箱的后门上部；消防管道出水口位于储存箱进水口的正上方。消防排水槽设在储存箱的前门下部，排烟口设在老化仓侧面。
老化仓内布有烟雾传感器，安装在储存箱的排烟口正上方的仓体上；储存箱内导热金属管矩阵分区域放置若干温度探头。
液热板中密封有高导热的液体，液热板的上表面集成有加热片；液热板也可采用循环液体，从老化仓外部引入和导出。
均热板外形为平板，由金属制成，首选铝；均热板内部为充填纯水或乙醇、甲醇、丙酮等介质的毛细结构或光滑结构的真空管，优选毛细结构。
储存箱的前后门带有内嵌防爆膜的密封胶塞，当门关上时，密封胶塞会一一对应地堵住每一个导热金属管的端口。防爆阀打开时，可以泄放内部气体。
储存箱的上面板为金属板；储存箱下部装有滚轮；储存箱的后门板设有进水口，前门板的下部设有排水口，前后门板上均设有排烟口。
储存箱通过滚轮进入老化仓，液热板由气缸驱动压在储存箱的金属上面板上，同时启动液热板的加热。也可当所有储存箱进入老化仓后，打开循环液体的管道阀门，用循环液体加热。
导热金属管的形状与电池的形状相匹配，可以是圆形、方形、菱形，椭圆形或其他任意形状。
将一定数量的导热金属管，通过壳壁贴合焊接为一个导热金属管矩阵，做出至少2个导热金属管矩阵；在两个导热金属管矩阵中间插入均热板，并将三者焊接在一起。把带有均热板的导热金属管矩阵放入储存箱，并安装温度传感器，温度传感器集中对外接头与老化仓的接插件匹配；在导热金属管中依次插入形状匹配的单体电池，所有单体电池的摆放方向一致。
储存箱及老化仓运行操作方法如以下步骤：
(1)打开储存箱的前门，把单体电池方向一致地依次放入储存箱的导热金属管内，关闭前门。
(2)将装满单体电池的储存箱沿着滑轮轨道推入老化仓内并触动轨道尽头的触碰开关，使之闭合。此时，老化仓内的消防管道出水口正好位于储存箱的进水口上方。
(3)触碰开关闭合后，液热板受气缸驱动下压至储存箱上金属面板开始加热，并启动液热板的加热片开始辅助加热。
(4)连接老化仓温度信号接插头与储存箱的温度探头接插件。
(5)当单体电池温度异常时，温度传感器检测到高温并预警；当单体电池爆燃时，金属管的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测到烟雾，电气控制系统(未绘图)启动老化仓排烟，启动消防水进入，迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱，灭火后的消防水从储存箱前门的排水孔流出并流入老化仓的排水槽。
(6)电池老化完成，储存箱退出老化仓，打开前后门，前面推送，后面收电池将电池取出。
本申请具有如下的技术效果和优点：
(1)储存箱内的电池依次无间隙放置于导热金属管里，其各金属管之间焊接在一起，热传导效率高，空间利用率高。
(2)每个储存箱通过液热板对储存箱定向加热，储存箱有保温层，减少热量损失，相比整个空间加热能耗大幅度降低。
(3)老化仓内设有烟雾传感器和温度传感器，任一金属管内的电池发生温度异常或短路时，可快速启动预警、防爆与消防系统，即使某个电芯出现热失控，也不会波及相邻储存箱燃烧，确保整个老化仓安全。
(4)储存箱和老化仓均可扩展，可任意放置于室外或室内，对环境温度要求低，灵活性强，成本低。
(5)结构简单，操作简单，综合成本低。
附图说明
图1为本申请的老化仓的外观图。
图2为本申请的老化仓打开门正视图。
图3为本申请的老化仓内部后视图。
图4为本申请的老化仓内部俯视图。
图5为本申请的老化仓内水热板结构图。
图6为本申请的储存箱的外观图。
图7为本申请的储存箱内导热金属管矩阵结构图。
图8为储存箱前门结构图。
图9为储存箱后门结构图。
图10为储存箱前后门内侧图。
图11为导热金属管内电池放置图
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。在图中,1为老化仓体，2为第一仓门，3为第二仓门，4为排烟口，5为排水口，6为消防进水口，7为热水进水口，8为热水出水口，61为消防进水管，71为热水进水管，81为热水出水管，9为液热板,10为辅助加热板,11为升降驱动气缸,12为金属导热板(导热金属板),13为前门,14为滚轮,15为均热板,16为导热金属管,17为侧面板与保温层,131为前门排水口,18为后门,19为堵头,20为电池,21为单个导热金属管。
如图1-5所示，老化仓组成：老化仓体1、仓门(第一仓门2和第二仓门3)、内部多层架构、液热板机构、加热循环水管路、消防水管路、烟雾感应探头、排水槽。
老化仓的仓体1侧面有加热循环水进水接头(热水进水口7)，出水接头(热水出水口8)，消防水的进水接头(消防进水口6)与排水口5，排烟口4，正面装有仓门(第一仓门2和第二仓门3)；仓内置有可容纳多层隔层的钢制框架，框架后面装加热循环水进水主管道71，出水主管道81，消防进水管61，框架每层顶部安装气缸11与液热板9，每层前部底板做排水槽，后面每个储存箱排烟口对应的位置装烟雾传感器。
如图6-11所示，储存箱组成：箱体、滚轮14、导热金属管矩阵、均热板15、前门13、后门18、堵头19。
储存箱的箱体上面为金属导热板12，两侧面与下面为金属板，并外包保温层17，或其他隔热保温材料，底部装有滚轮14；前门13上装有内嵌防爆膜的胶塞，胶塞安装板与门外板之间有间隙，底部设有前门排水口131；后门18上装有内嵌防爆膜的胶塞，胶塞安装板与门外板之间有间隙，后门18外侧上部有消防进水口6’与排烟口4’；箱体内部由若干导热金属管(16、21)矩阵焊接而成，每两个导热金属管矩阵中间焊接一块均热板15，用于纵向均温；导热金属管矩阵分区域放置若干温度探头，用以温度异常时的报警。
具体来说，老化仓中有若干个机械驱动上下移动的液热板9和若干个带移动轮14的储存箱；液热板9与储存箱上表面金属导热板12通过机械接触进行传热；储存箱中设置有若干个导热金属管12(槽)组成的至少2个导热金属管(槽)相互连接整体，每2个导热金属管整体之间插入并焊接一块垂直于底板的均热板15；与之形状匹配的单体电池20放入导热金属管(槽)内整体；储存箱具有保温层和防爆层，前后门13、18设有密封胶塞、设有进水口和排水口131；储存箱通过下面板的滚轮14进入老化仓后，液热板9向下移动并落在储存箱的导热金属板12上，通过导热金属板12及焊有均热板15的导热金属管矩阵传热与均热，确保高温老化时导热金属管16内单体电池的温度均匀；当单体电池温度异常时，温度传感器可以提前预警；当某个单体电池发生爆燃时，导热金属管16的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测后，启动老化仓排烟，消防水进入，可迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱。
老化仓内布有消防进水主管道61、液热板9的进出水主管道(71、81)、所有进排水接头(热水进水口7、热水出水口8)、消防排水口5及排烟口4；消防进水管道61、液热板9的进出水管道(71、81)设置于储存箱的后门18上部；消防管道出水口位于储存箱进水口6’的正上方。消防排水槽设在储存箱的前门13下部，排烟口4设在老化仓侧面。
老化仓内布有烟雾传感器，安装在储存箱的排烟口4正上方的仓体上；储存箱内导热金属管矩阵分区域放置若干温度探头。
液热板9中密封有高导热的液体，液热板9的上表面集成有加热片；液热板也可采用循环液体，从老化仓外部引入和导出。
均热板15外形为平板，由金属制成，首选铝；均热板内部为充填纯水或乙醇、甲醇、丙酮等介质的毛细结构或光滑结构的真空管，优选毛细结构。
储存箱的前后门(13、18)带有内嵌防爆膜的密封胶塞(堵头19)，当门关上时，密封胶塞(堵头19)会一一对应地堵住每一个导热金属管16的端口。防爆阀打开时，可以泄放内部气体。
储存箱的上面板为导热金属板12；储存箱下部装有滚轮14；储存箱的后门板设有进水口6’，前门板的下部设有排水口131，前后门板上均设有排烟口4’。
储存箱通过滚轮进入老化仓，液热板9由气缸11驱动压在储存箱的导热金属板12上，同时启动液热板9的加热。也可当所有储存箱进入老化仓后，打开循环液体的管道阀门，用循环液体加热。
导热金属管16的形状与电池的形状相匹配，可以是圆形、方形、菱形，椭圆形或其他任意形状。
将一定数量的导热金属管16，通过壳壁贴合焊接为一个导热金属管矩阵，做出至少2个导热金属管矩阵；在两个导热金属管矩阵中间插入均热板15，并将三者焊接在一起。把带有均热板15的导热金属管矩阵放入储存箱，并安装温度传感器，温度传感器集中对外接头与老化仓的接插件匹配；在导热金属管中依次插入形状匹配的单体电池，所有单体电池的摆放方向一致。
储存箱及老化仓运行操作方法如以下步骤：
(1)打开储存箱的前门，把单体电池方向一致地依次放入储存箱的导热金属管内，关闭前门。
(2)将装满单体电池的储存箱沿着滑轮轨道推入老化仓内并触动轨道尽头的触碰开关，使之闭合。此时，老化仓内的消防管道出水口正好位于储存箱的进水口上方。
(3)触碰开关闭合后，液热板受气缸驱动下压至储存箱上金属面板开始加热，并启动液热板的加热片开始辅助加热。
(4)连接老化仓温度信号接插头与储存箱的温度探头接插件。
(5)当单体电池温度异常时，温度传感器检测到高温并预警；当单体电池爆燃时，导热金属管的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测到烟雾，电气控制系统(未绘图)启动老化仓排烟，启动消防水进入，迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱，灭火后的消防水从储存箱前门的排水孔流出并流入老化仓的排水槽。
(6)电池老化完成，储存箱退出老化仓，打开前后门，前面推送，后面收电池将电池取出。
实施例1：
导热金属管阵列为5*20，每5列之间放均热板15，应用于32145圆柱电池的储存，每10个一串置于导热金属管16中。每个储存箱中有4个导热金属管矩阵，也就是，每个储存箱中的32145圆柱电池的数量是4000只。一个老化仓上下两层，各放5个储存箱，每个老化仓总共可以放40000只32145圆柱电池。高温老化时的循环水温度是45℃，老化时间为48h。
实施例2：
导热金属管阵列为5*5，每5列之间放均热板15，应用于36130135方形电池的储存，每10个置于一个导热金属管16中。每个储存箱中有4个导热金属管矩阵，也就是，每个储存箱中的36130135方形电池的数量是1000只。一个老化仓上下两层，各放5个储存箱，每个老化仓总共可以放10000只36130135方形电池。高温老化时的循环水温度是45摄氏度(℃)，老化时间为48小时(h)。
实施例3：
其余同实施例1、2，本申请老化仓内的各种机构、管路安装位置不限于介绍的一种方式，比如加热循环水及消防水管主管路也可以在老化仓前部。侧面的排烟、排水、进出水接头也可以在后面。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种具有电池用储存箱的老化仓，其特征在于，老化仓中有若干个上下移动的液热板和若干个与液热板对应的带移动轮的储存箱；储存箱中设置有若干个导热金属管组成的至少2个导热金属管阵列，每2个导热金属管阵列的中间部位焊接一块垂直于底板的均热板，单体电池放入导热金属管内；储存箱一面为金属板，且与液热板相接触；储存箱箱体具有保温层和防爆层，前后门设有密封胶塞，储存箱设有进水口和排水口；储存箱通过底部的滚轮进入老化仓后，液热板与储存箱的金属面板接触，通过金属面板与含有均热板的导热金属管阵列加热、传热和均热，控制导热金属管内单体电池的温度，通过温度探头适时监控单体电池温度；当某个单体电池发生爆燃时，导热金属管的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测后，启动老化仓排烟，消防水进入，可迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱。
2.根据权利要求1所述的老化仓，其特征在于，老化仓内布有消防进水主管道、液热板的进出水主管道、所有进排水接头、消防排水口及排烟口；消防进水管道、液热板的进出水管道设置于储存箱的后门上部；消防管道出水口位于储存箱进水口的正上方，消防排水槽设在储存箱的前门下部，排烟口设在老化仓侧面。
3.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，老化仓内布有烟雾传感器，安装在储存箱的排烟口正上方的仓体上；储存箱内导热金属管矩阵分区域放置若干温度探头。
4.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，液热板中密封有高导热的液体，液热板的上表面集成有加热片；液热板也可采用循环液体，从老化仓外部引入和导出。
5.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，均热板外形为平面板，由金属制成，首选铝；均热板内部为充填纯水或乙醇、甲醇、丙酮等介质的毛细结构或光滑结构的真空管，优选毛细结构。
6.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，储存箱的前后门带有内嵌防爆膜的密封胶塞，当门关上时，密封胶塞会一一对应地堵住每一个导热金属管的端口，防爆阀打开时，可以泄放内部气体。
7.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，储存箱的上面板为金属板；储存箱下部装有滚轮；储存箱的后门板设有进水口，前门板的下部设有排水口，前后门板上均设有排烟口。
8.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，储存箱通过滚轮进入老化仓，液热板由气缸驱动压在储存箱的金属上面板上，同时启动液热板的加热，也可当所有储存箱进入老化仓后，打开循环液体的管道阀门，用循环液体加热。
9.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，导热金属管的形状与电池的形状相匹配，可以是圆形、方形、菱形，椭圆形或其他任意形状。
10.根据权利要求1或2所述的老化仓，其特征在于，将一定数量的导热金属管，通过壳壁贴合焊接为一个导热金属管阵列，做出至少2个导热金属管阵列；在两个导热金属管阵列中间插入均热板，并将三者焊接在一起，把带有均热板的导热金属管矩阵放入储存箱，并安装温度传感器，温度传感器集中对外接头与老化仓的接插件匹配；在导热金属管中依次插入形状匹配的单体电池，所有单体电池的摆放方向一致。
11.一种电池用储存箱，其特征在于，其包括：箱体、滚轮、金属导热管矩阵、均热板、前门、后门、胶塞，储存箱的箱体上面为金属导热板，两侧面与下面为金属板，并外包保温层，或其他隔热保温材料，底部装有滚轮；前门上装有内嵌防爆膜的胶塞，胶塞安装板与门外板之间有间隙，底部设有前门排水口；后门上装有内嵌防爆膜的胶塞，胶塞安装板与门外板之间有间隙，后门外侧上部有消防进水口与排烟口；箱体内部由若干导热金属管矩阵焊接而成，每两个导热金属管矩阵中间焊接一块均热板，用于纵向均温；导热金属管矩阵分区域放置若干温度探头，用以温度异常时的报警。
12.一种储存箱及老化仓运行操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)打开储存箱的前门，把单体电池方向一致地依次放入储存箱的导热金属管内，关闭前门；
(2)将装满单体电池的储存箱沿着滑轮轨道推入老化仓内并触动轨道尽头的触碰开关，使之闭合；此时，老化仓内的消防管道出水口正好位于储存箱的进水口上方；
(3)触碰开关闭合后，液热板受气缸驱动下压至储存箱上金属面板开始加热，并启动液热板的加热片开始辅助加热；
(4)连接老化仓温度信号接插头与储存箱的温度探头接插件；
(5)当单体电池温度异常时，温度传感器检测到高温并预警；当单体电池爆燃时，导热金属管的内部气体压力急剧升高，冲开前后门胶塞上的防爆膜泄压，烟雾传感器探测到烟雾，电气控制系统启动老化仓排烟，启动消防水进入，迅速将安全隐患扑灭在储存箱内，不会波及相邻储存箱，灭火后的消防水从储存箱前门的排水孔流出并流入老化仓的排水槽；
(6)电池老化完成，储存箱退出老化仓，打开前后门，前面推送，后面收电池将电池取出。
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