CN112002856B - 防爆电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种防爆电池，包括：设置在箱体之中的电池模组，其中，电池模组包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组中所有的电极，第二区域包括电池模组中所有的泄压阀；覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层，第一浇封层具有第一开口，第一开口对应泄压阀，以使泄压阀经第一开口排气；至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层，其中，第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以确保泄压阀打开时冲破第二浇封层。根据本申请实施例的防爆电池，通过设置覆盖电池模组的浇封层，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
Description
技术领域
本申请涉及电池安全技术领域，特别涉及一种防爆电池。
背景技术
目前煤矿井下使用的大容量防爆电源以特殊型或者增安型铅酸蓄电池电源为主，由于存在能量密度小、电压低、循环次数少、环境污染严重等缺点，且GB3836系列和IEC60079系列防爆标准对于铅酸蓄电池的使用有诸多限制，井下大容量蓄电池电源逐渐倾向于选择锂电池。然而大容量锂电池直接放在电池箱中，当电池箱中充满爆炸性气体时，与电池电极这一潜在点火源接触后存在极大爆炸性危险隐患，目前行业中无良好的解决方案，亟待解决。
申请内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种防爆电池，通过设置覆盖电池模组的浇封层，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
为达到上述目的，本申请实施例提出了一种防爆电池，包括：箱体；设置在所述箱体之中的电池模组，其中，所述电池模组包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述电池模组中所有的电极，所述第二区域包括所述电池模组中所有的泄压阀；覆盖所述电池模组的所述第一区域的第一浇封层，所述第一浇封层具有第一开口，所述第一开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀经所述第一开口排气；覆盖所述电池模组的所述第二区域的所述第二浇封层，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层，所述第二浇封层还覆盖所述电池模组的所述第一浇封层，且所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述第一浇封层的抗冲击强度，覆盖所述第二浇封层的第三浇封层，其中，所述第三浇封层在所述泄压阀位置处具有第二开口，所述第二开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀经所述第二开口排气，所述第三浇封层的抗冲击强度大于所述第一浇封层的抗冲击强度，设置在所述箱体本体之中的压力检测器，所述压力检测器检测到所述箱体本体之内压力大于预设阈值时，控制切断所述防爆电池与外界电路的电气连接；设置在防爆盖或所述箱体本体之上的至少一个泄压装置，以使当所述箱体内部压力升高时及时进行泄压，减小对电池模组的影响，设置在所述防爆盖与所述箱体本体之间的密封条，其中，所述密封条包括本体、至少两个上支脚和至少两个下支脚。其中，至少两个所述上支脚分别间隔开设在所述本体的上端，至少两个所述上支脚分别止抵所述防爆盖，至少两个所述下支脚分别间隔开设在所述本体的下端，至少两个所述下支脚分别止抵所述箱体本体。
另外，根据本申请上述实施例的防爆电池还可以具有如下附加的技术特征：
根据本申请的一个实施例，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层为硅胶或环氧树脂。
根据本申请的一个实施例，所述箱体为防爆箱体或者非防爆金属防护箱体，其中，所述防爆箱体包括：箱体本体；设置在所述箱体本体之上的防爆盖，其中，所述防爆盖通过螺栓与所述箱体本体相连，且覆盖所述电池模组的浇封层和所述防爆盖之间存在自由空间。
根据本申请的一个实施例，上述的防爆箱体，还包括：支撑件，所述支撑件用于支撑并固定所述电池模组。
根据本申请的一个实施例，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层填充满在所述电池模组与所述箱体的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述防爆箱体本体紧密贴合和固定所述电池模组。
根据本申请实施例的防爆电池，通过设置覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层，以及至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层，以采用覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层实现浇封保护，即使在泄压阀打开时冲破第二浇封层的情况下，第一浇封层仍然可以有效保护单体锂电池的电极，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1是根据本申请实施例的防爆电池的结构示意图；
图2是根据本申请另一个实施例的防爆电池的结构示意图；
图3是根据本申请一个具体实施例的防爆电池的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参照附图描述根据本申请实施例提出的防爆电池。
图1是本申请实施例的防爆电池的结构示意图。如图1所示，该防爆电池10包括：箱体100、电池模组200、第一浇封层300和第二浇封层400。
其中，电池模组200设置在箱体100之中，其中，电池模组200包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组200中所有的电极201，第二区域包括电池模组200中所有的泄压阀202；第一浇封层300覆盖电池模组200的第一区域，第一浇封层300具有第一开口203，第一开口203对应泄压阀202，以使泄压阀202可以经第一开口203排气；第二浇封层400覆盖电池模组200的第二区域，其中，第二浇封层400的抗冲击强度小于泄压阀202打开时的冲击强度，以确保泄压阀202打开时冲破第二浇封层400。
本申请实施例中，防爆电池10可以为锂电池，也可以为其他任意可能的煤矿井下作业用电池，在此不做具体限定，下面以防爆电池10为锂电池进行详细阐述。
可以理解的是，电池模组200可以包括多个依次间隔开布置的单体锂电池，单体锂电池之间可以通过电连接件相连，通常锂电池的主要潜在点火源为带电部件，如图1所示，本申请中电池模组200中所有的电极201，也即电池模组200中单体锂电池的正负极端子，因此，本申请实施例中，通过在电池模组200的第一区域覆盖设置第一浇封层300，由该第一浇封层300实现对单体电池除泄压阀202部分进行有效保护。
上述在防爆电池10的架构设计中，如图1所示，在第二区域也即电池模组200中所有的泄压阀202处，由此配置第一浇封层300具有第一开口203，第一开口203对应泄压阀202，以使泄压阀202可以经第一开口203排气，能够有效避免电池发生热失控等故障后可能导致的爆炸风险。
上述还配置第二浇封层400的抗冲击强度小于泄压阀202打开时的冲击强度，以确保泄压阀202打开时冲破第二浇封层400，在泄压阀202打开后破坏第二浇封层400的情况下，第一浇封层300仍然可以有效保护单体锂电池的电极201，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
根据本申请的一个实施例，如图2所示，第二浇封层400还覆盖电池模组200的第一浇封层300，且第二浇封层400的抗冲击强度小于第一浇封层300的抗冲击强度。
可以理解的是，如图2所示，本申请实施例还可以设置覆盖电池模组200的第一浇封层300的第二浇封层400，也即第二第浇封层400不仅覆盖第二区域，还可以覆盖第一浇封层300所覆盖的区域，并由该第二浇封层400实现对第一层浇封层300的保护的同时，也对泄压阀202部分进行了保护作用，实现了有效的浇封保护。
需要说明的是，由于第二浇封层400的抗冲击强度小于泄压阀202打开时的冲击强度，泄压阀202打开时冲破第二浇封层400的情况下，第一浇封层300仍然可以有效保护单体锂电池的电极201，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆电池10，还包括：第三浇封层500。其中，第三浇封层500覆盖第二浇封层400，第三浇封层500在泄压阀202位置处具有第二开口204，第二开口204对应泄压阀202，以使泄压阀202可以经第二开口204排气，第三浇封层500的抗冲击强度大于第一浇封层300的抗冲击强度。
进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，第一浇封层300、第二浇封层400和第三浇封层500填充满在电池模组200与箱体100的侧壁与底部之间的空间，以使其与防爆箱体本体紧密贴合和固定电池模组。
可选地，根据本申请的一个实施例，第一浇封层300、第二浇封层400和第三浇封层500可以为硅胶或环氧树脂。也就是说，本领域技术人员可以根据实际情况设置第一浇封层300、第二浇封层400和第三浇封层500，如第一浇封层300为硅胶，第二浇封层400为环氧树脂，第三浇封层500为环氧树脂。
可以理解的是，硅胶又叫硅酸凝胶，是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，不燃烧；环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物，由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。因此，硅胶或环氧树脂具有耐高温、阻燃性能好、防爆性等特点。
上述第三浇封层500的抗冲击强度被配置为大于第一浇封层300的抗冲击强度，从而使得第三浇封层500可以形成最外部的保护，以及对第二浇封层400形成了进一步的防护，也即是说，第三浇封层500可以进一步增强第一浇封层300和第二浇封层400的保护功能，由于有第三浇封层500的保护和加固作用，第二浇封层400的破坏程度能得到有效限制，即破坏部分能被最大程度上限制在泄压阀202处，很大程度上降低了对第一浇封层300的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。
可选地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，箱体100可以为防爆箱体或者非防爆金属防护箱体，其中，防爆箱体可以包括：箱体本体101、防爆盖102。其中，箱体本体101和防爆盖102的材质可以是型钢；防爆盖102设置在箱体本体101之上，防爆盖102通过螺栓1021与箱体本体101相连，且覆盖电池模组200的浇封层和防爆盖102之间存在自由空间，从而可以给予压力气体一定的缓冲空间，并且，通过提供该自由空间，还能够辅助配置一些其他的部件（例如压力检测器），以辅助丰富防爆电池10的防爆功能。
进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆箱体，还包括：压力检测器103和至少一个泄压装置（如泄压装置1022）。优选地，压力检测器103设置在箱体本体101之中；至少一个泄压装置设置在防爆盖102或箱体本体101之上，其中，压力检测器103检测到箱体本体之内压力大于预设阈值时，控制切断防爆电池10与外界电路的电气连接，同时泄压装置及时进行泄压，减小对电池模组200的影响。
其中，泄压装置可以例如为阻火器、单向阀或阻火器与单向阀的组合结构，对此不作限制。
可以理解的是，如图3所示，在电池泄压阀202打开排气时，箱体本体101中的压力会大大增加，如果箱体本体101内的压力不排出来，达到一定压力值，有可能会发生爆炸，因此，为保证安全性，本申请实施例可以在箱体本体101中设置有压力检测器103，以及在防爆盖102上设置有泄压阀1022，从而可以通过压力检测器103检测箱体本体101内的压力，当检测到的压力大于预设阈值时，控制切断防爆电池10与外界电路的电气连接，同时泄压装置及时进行泄压，以将箱体本体101内的气体排出，从而避免了气体在箱体本体101内部积聚导致产生过高的压力进而破坏箱体本体101和电池模组200，并且不会对外部环境造成爆炸性极端危害，实现了防爆功能，降低了电池的爆炸风险，提高了防爆箱体和电池的安全性。
需要说明的是，为使得尽快将箱体本体101内的气体排出，本申请实施例可以在防爆盖102上设置有多个泄压装置，其中，上述设置泄压装置的方式仅为示例性的，本领域技术人员还可以在其他位置进行设置，例如在箱体本体101上设置。
进一步地，根据本申请的一个实施例，上述的防爆箱体，还包括：密封条600。其中，密封条600设置在防爆盖102与箱体本体101之间。
可以理解的是，密封条600可以设置在防爆盖102与箱体本体101之间，以封闭防爆盖102与箱体本体101之间的间隙。其中，密封条600可以包括本体、至少两个上支脚和至少两个下支脚。其中，至少两个上支脚分别间隔开设在本体的上端，至少两个上支脚分别止抵防爆盖102，至少两个下支脚分别间隔开设在本体的下端，至少两个下支脚分别止抵箱体本体101。
由此，通过在防爆盖102与箱体本体101之间设置具有多个上支脚和下支脚的密封条，不仅可以实现防爆盖102与箱体本体101之间的多重密封，还可以有效地提高防爆盖102与箱体本体101之间的密封性，进而提高防爆箱体的防水防尘性能。
根据本申请的一个实施例，上述的防爆箱体，还包括：支撑件104。其中，支撑件104用于支撑并固定电池模组200。
可以理解的是，本申请实施例可以在箱体本体101的底部设置支撑件104，以支撑并固定电池模组200，也即是说，电池模组200可以经由支撑件104固定安装在防爆箱体之中，从而有效保障了电池模组200的稳固性能，保证电池模组200不会出现晃动和位移，提高电池模组200安全性。
根据本申请实施例提出的防爆电池，通过设置覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层，以及至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层，以采用覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层实现浇封保护，即使泄压阀打开时破坏第二浇封层的情况下，第一浇封层仍然可以有效保护单体锂电池的电极，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种防爆电池，其特征在于，包括：
箱体；
设置在所述箱体之中的电池模组，其中，所述电池模组包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述电池模组中所有的电极，所述第二区域包括所述电池模组中所有的泄压阀；
覆盖所述电池模组的所述第一区域的第一浇封层，所述第一浇封层具有第一开口，所述第一开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀经第一开口排气；以及
覆盖所述电池模组的所述第二区域的第二浇封层，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以确保泄压阀打开时冲破第二浇封层，所述第二浇封层还覆盖所述电池模组的所述第一浇封层，且所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述第一浇封层的抗冲击强度；
覆盖所述第二浇封层的第三浇封层，其中，所述第三浇封层在所述泄压阀位置处具有第二开口，所述第二开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀可以经第二开口排气，所述第三浇封层的抗冲击强度大于所述第一浇封层的抗冲击强度；
设置在所述箱体本体之中的压力检测器，所述压力检测器检测到所述箱体本体之内压力大于预设阈值时，控制切断所述防爆电池与外界电路的电气连接；
设置在防爆盖或所述箱体本体之上的至少一个泄压装置，以确保当所述箱体内部压力升高时及时进行泄压，减小对电池模组的影响；
设置在所述防爆盖与所述箱体本体之间的密封条，其中，所述密封条包括本体、至少两个上支脚和至少两个下支脚，其中，至少两个所述上支脚分别间隔开设在所述本体的上端，至少两个所述上支脚分别止抵所述防爆盖，至少两个所述下支脚分别间隔开设在所述本体的下端，至少两个所述下支脚分别止抵所述箱体本体。
2.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层为硅胶或环氧树脂。
3.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，所述箱体为防爆箱体或者非防爆金属防护箱体，其中，所述防爆箱体包括：
箱体本体；
设置在所述箱体本体之上的防爆盖，其中，所述防爆盖通过螺栓与所述箱体本体相连，且覆盖所述电池模组的浇封层和所述防爆盖之间存在自由空间。
4.如权利要求3所述的防爆电池，其特征在于，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层填充满在所述电池模组与所述箱体的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述防爆箱体本体紧密贴合和固定所述电池模组。
5.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，还包括：
支撑件，所述支撑件用于支撑并固定所述电池模组。
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