CN112103445B - 消防装置、箱体组件、电池、用电装置及制备电池的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种消防装置、箱体组件、电池、用电装置及制备电池的方法，涉及电池安全技术领域。该消防装置包括管道、气体释放机构及阻挡结构，管道具有进气端和排气端，进气端用于与电池的箱体连接,以使电池热失控时产生的可燃气体能够从箱体内经进气端进入管道内，并经排气端排出管道；气体释放机构用于与管道连接，气体释放机构被配置为在电池热失控时向管道内释放消防气体；其中，管道内设有阻挡结构，阻挡结构用于对可燃气体和消防气体进行阻挡并改变流动方向，以使可燃气体和消防气体在排出管道之前能够被混合。本申请提供的消防装置能够降低电池热失控时产生明火的风险，同时能够抑制电池热失控的蔓延。

Description

消防装置、箱体组件、电池、用电装置及制备电池的方法

技术领域

本申请涉及电池安全技术领域，具体而言，涉及一种消防装置、箱体组件、电池、用电装置及制备电池的方法。

背景技术

电池作为能量存储装置，是混合动力汽车和电动汽车的核心部件。电池在过充过放时或者短路时会产生热失控，喷发出可燃的气体可能发生爆炸、引发火灾。因此，需要对电池进行防火处理。

发明内容

本申请旨在提供一种消防装置、箱体组件、电池、用电装置及制备电池的方法，以降低电池热失控时产生明火的风险。

第一方面，本申请实施例提供一种消防装置，用于电池，包括管道、气体释放机构及阻挡结构，管道具有进气端和排气端，所述进气端用于与所述电池的箱体连接,以使所述电池热失控时产生的可燃气体能够从所述箱体内经所述进气端进入所述管道内，并经所述排气端排出所述管道；所述气体释放机构用于与所述管道连接，所述气体释放机构被配置为在所述电池热失控时向所述管道内释放消防气体；其中，所述管道内设有阻挡结构，所述阻挡结构用于对所述可燃气体和所述消防气体进行阻挡并改变流动方向，以使所述可燃气体和所述消防气体在排出所述管道之前能够被混合。

上述技术方案中，在电池发生热失控时，箱体内部的可燃气体经管道的进气端进入管道内，降低了电池的箱体内部的气压，避免出现因箱体内部气压过大而导致爆炸的情况。此外，消防气体的产生，会迅速充满管道，与可燃气体混合后带动可燃气体从管道的排气端排出。因此，能够在外部空气和从箱体排出的可燃气体之间起到阻隔作用。

而且，阻挡结构在管道内混合消防气体和可燃气体，使管道内的可燃气体的浓度降低，从而使从管道的排气端排出的混合气体与空气接触时不易起火和爆炸。另外，消防气体还有利于降低可燃气体的温度，进一步预防了明火产生。

因此，本申请上述方案提供的消防装置能够降低电池热失控时产生明火的风险，同时能够抑制电池热失控的蔓延，延长人员安全撤离时间，达到防火以及安全防护的目的。

在本申请的一些实施例中，所述阻挡结构被配置为使所述管道内至少部分气体的流动路径呈蜿蜒形状。

上述技术方案中，气体在管道内蜿蜒进行的好处在于：一方面，能够延长消防气体和可燃气体混合的路径，增加消防气体和可燃气体混合的时间，从而提升两者的混合效果；另一方面，蜿蜒行进加剧了消防气体和可燃气体的相互碰撞及混合，从而提升了两者混合的效果，减少因可燃气体局部浓度过高排出管道后仍发生起火的情况。

在本申请的一些实施例中，所述阻挡结构在所述管道的延伸方向上的投影覆盖所述管道的空腔在所述管道的延伸方向的投影。

在上述技术方案中，阻挡结构在管道的延伸方向上的投影覆盖管道的空腔（即内部通道）在管道的延伸方向的投影，使得从箱体排出的可燃气体及消防气体在管道内均会流经阻挡结构以蜿蜒行进，而不是直线行进。

在本申请的一些实施例中，所述阻挡结构包括多个挡板，多个所述挡板沿所述管道的延伸方向间隔布置，所述挡板上设有供气体通过的开口或者所述挡板与所述管道的内壁围合形成供气体通过的开口，其中，相邻两个所述开口在所述管道的延伸方向上的投影错位设置。

上述技术方案中，气体在流经多个挡板时，气体的流动路径为蜿蜒路径。另外，挡板除了能够混合气体之外，还能够起到阻挡从箱体内进入到管道内的高温颗粒从管道流出，避免了高温颗粒流出可能导致的风险，例如，引起火灾等。

在本申请的一些实施例中，多个所述挡板中至少包括一对弧形板，所述一对弧形板的凹面相对设置。

上述技术方案中，由于一对弧形板的凹面相对设置，当气体进入到该一对弧形板之间时，一对弧形板中其中一个弧形板的凹面能够将气体朝向另一个弧形板引导，能够加剧气体在该一对弧形板之间的碰撞以及增加气体混合的时间，从而有利于消防气体和可燃气体的充分混合。

在本申请的一些实施例中，所述阻挡结构包括螺旋叶片，所述螺旋叶片的中心线与所述管道的中轴线重合或平行。

上述技术方案中，螺旋叶片能够使混合气体的流动路径为螺旋形状，利于消防气体和可燃气体的充分混合。

在本申请的一些实施例中，所述阻挡结构包括多个螺旋叶片，多个所述螺旋叶片沿所述管道的延伸方向布置，且相邻两个所述螺旋叶片的旋向相反。

上述技术方案中，两种不同旋转方向的螺旋叶片可以改变气体旋转方向，能够起到进一步加强混合气体的效果。

在本申请的一些实施例中，所述气体释放机构安装于所述管道。

上述技术方案中，利于缩短消防气体进入管道的时间，且省去气体释放机构与管道之间的中间连接件，能够简化结构、节约成本。

在本申请的一些实施例中，所述气体释放机构的安装位置比所述阻挡结构更靠近所述进气端。

上述技术方案中，利于阻挡结构充分混合消防气体和可燃气体，从而保证了阻挡结构对消防气体和可燃气体的混合效果。

在本申请的一些实施例中，所述气体释放机构设于所述管道的外部，所述管道的壁上设置有通孔，所述气体释放机构连接于所述通孔，以从所述通孔处向所述管道内释放所述消防气体。

在本申请的一些实施例中，所述通孔的数量为多个，多个所述通孔沿所述管道的延伸方向间隔布置。

在上述技术方案中，多个通孔可以保证快速释放足量的消防气体，保证了预防起火的可靠性。

在本申请的一些实施例中，所述气体释放机构包括消防介质、壳体及封闭件，所述消防介质为所述消防气体或能产生所述消防气体的消防固体或消防液体；所述壳体用于容纳消防介质，所述壳体连接于所述通孔，且所述壳体设有出气孔；所述封闭件用于封闭所述出气孔，所述封闭件被配置为在所述电池热失控时能够解除对所述出气孔的封闭，以使所述消防气体通过所述出气孔进入所述管道内。

在本申请的一些实施例中，所述消防介质为所述消防固体或所述消防液体，所述气体释放机构还包括触发件，所述触发件用于在所述电池热失控时触发所述消防固体或所述消防液体，以产生所述消防气体，所述封闭件被配置为能够在所述壳体内的气压达到第一阈值时将所述出气孔打开，以释放所述消防气体。

在本申请的一些实施例中，所述消防介质为能产生所述消防气体的所述消防液体或所述消防气体，所述消防液体或所述消防气体被封装于所述壳体内，当所述封闭件封闭所述出气孔时，所述壳体内的压力大于所述管道内的压力，所述封闭件为阀门。

在本申请的一些实施例中，所述管道的长度为50-200cm。

在上述技术方案中，管道的长度设置在该范围内的好处在于：第一、方便安装气体释放机构，利于安装多个气体释放机构；第二、增大了降温距离，使消防气体和可燃气体的混合气体有足够的降温距离，减少在管道的排气端发生起火的可能性；第三、增大了氧气交换距离，使靠近箱体的高温区域成为缺氧区，减小了在该高温区发生明火的风险。

在本申请的一些实施例中，所述消防装置还包括气体收集装置，所述气体收集装置与所述排气端密封连接，以用于收集从所述排气端排出的气体。

上述技术方案中，通过设置气体收集装置，能够避免混合气体直接排放到外界环境而污染环境。

第二方面，本申请的实施例提供一种箱体组件，包括箱体、泄压机构和根据第一方面实施例提供的消防装置，所述箱体用于容纳电池单体；所述消防装置设于所述箱体的外部，所述消防装置的所述进气端与所述箱体连接；泄压机构被配置为在所述箱体内的气压或温度达到第二阈值时致动，以使所述箱体内的可燃气体能够从所述进气端进入所述管道。

在本申请的一些实施例中，所述泄压机构设于所述箱体上，所述进气端罩设于所述泄压机构。

第三方面，本申请的实施例提供一种电池，包括电池单体和根据第二方面实施例提供的箱体组件；所述电池单体设于所述箱体内。

第四方面，本申请的实施例提供一种用电装置，包括第三方面提供的电池。

第五方面，提供一种制备电池的方法，包括：提供电池单体；提供箱体；提供消防装置，所述消防装置包括管道和气体释放机构，所述管道具有进气端和排气端，所述进气端用于与所述箱体连接,以使所述电池热失控时产生的可燃气体能够从所述箱体内经所述进气端进入所述管道内，并经所述排气端排出所述管道，所述气体释放机构与所述管道连接，所述气体释放机构被配置为在所述电池热失控时向所述管道内释放消防气体，所述管道内设有阻挡结构，所述阻挡结构用于对所述可燃气体和所述消防气体进行阻挡并改变流动方向，以使所述可燃气体和所述消防气体在排出所述管道之前能够被混合；将所述电池单体设置于所述箱体内；将所述消防装置设置于所述箱体的外部，并将所述进气端与所述箱体连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一种实施例提供的车辆的示意图；

图2为本申请一种实施例提供的电池的爆炸示意图；

图3为本申请一种实施例提供的箱体组件的立体结构示意图，其中，未示出上盖体；

图4为本申请一种实施例提供箱体组件的正视示意图，其中，未示出上盖体；

图5为本申请一种实施例提供的消防装置的立体结构示意图；

图6为本申请一种实施例提供的消防装置的左视示意图；

图7为本申请一种实施例提供的消防装置横向剖视示意图，其中，未示出气体释放机构；

图8为本申请一种实施例提供的消防装置的横向剖视示意图；

图9为本申请另一种实施例提供的消防装置的横向剖视示意图；

图10为本申请再一种实施例提供的消防装置横向剖视示意图；

图11为本申请一种实施例提供的消防装置阻挡结构的立体结构示意图，其中，示出了多个挡板；

图12为本申请一种实施例提供的消防装置的立体结构的透视示意图，其中，示出了C形板；

图13为本申请另一种实施例提供的消防装置沿管道的延伸方向的剖视示意图，其中，示出了球面板；

图14为图13中A部分的放大示意图；

图15为本申请一种实施例提供消防装置沿管道的延伸方向的剖视示意图，其中，示出了螺旋叶片，未对气体释放机构进行剖视处理；

图16为本申请一种实施例提供的阻挡结构的立体结构示意图，其中，示出了螺旋叶片；

图17为本申请一种实施例提供的消防装置沿管道的延伸方向的剖视示意图，其中，示出了螺旋叶片和挡板，未对气体释放机构进行剖视处理；

图18为本申请一种实施例提供的消防装置沿管道的延伸方向的剖视示意图，其中，示出了凸起部；

图19为本申请一种实施例提供的消防装置的正视示意图；

图20为本申请一种实施例提供的消防装置的立体结构示意图，其中，未示出气体释放机构；

图21为本申请一种实施例提供的消防装置的正视示意图，其中，示出了气体收集装置；

图22为本申请一种实施例提供的消防装置的气体释放机构的剖视示意图；

图23为本申请一种实施例提供的消防装置的气体释放机构的仰视示意图；

图24为本申请另一种实施例提供的消防装置的气体释放机构的立体结构示意图；

图25为本申请另一种实施例提供的消防装置的气体释放机构的正视示意图；

图26为本申请一种实施例提供的制备电池的方法的示意流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和/或容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池包或电池模块等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

多个电池单体可经由汇流件串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。在一些诸如电动汽车等的大功率应用场合，一般包括三个层级：电池单体、电池模块和电池包。电池模块是为了将一定数目的电池单体电连接在一起。电池包是一个或多个电池模块装入密封的箱体中组成，电池包通过箱体与电动汽车的底盘连接。

电池单体可包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为PP（polypropylene，聚丙烯）或PE（polyethylene，聚乙烯）等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的安全性。

在电池的使用过程中，因短路、过充、碰撞等原因可能导致电池单体内部短时间内产生大量气体、温度快速上升，最终可能导致电池单体出现爆炸和起火，造成安全风险。为了解决这一问题，通常会在电池单体上设置泄压机构，泄压机构在致动时，电池单体内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出，即排出至电池的箱体内。以此方式能够在可控压力或温度的情况下使电池单体泄压及泄温，从而避免潜在的更严重的事故发生。而电池单体排放至箱体内的高温高压物质过多时，电池箱体内部压力或温度达到一定值后，同样会有爆炸起火的可能性，因此，在电池的箱体上也设置有泄压机构，以控制箱体内部的压力或温度。

泄压机构是指其所在的电池单体或箱体的内部压力或温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力或温度的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同，电池单体上泄压机构的阈值可能取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料。电池箱体上泄压机构的阈值可能取决于箱体内部的电池单体的数量，每个电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料，以及箱体自身的材料等。

泄压机构可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当泄压机构所在电池单体或箱体的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。

本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体或箱体的内部压力及温度得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于：泄压机构中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，等等。

本申请中所提到的排放物包括但不限于：电解液、高温颗粒（如被溶解或分裂的正负极极片或隔离膜的碎片等）、反应产生的高温高压气体（如H2、CO等可燃气体）、火焰，等等。

电池在使用过程中，电池内的电池单体内部短时间内产生大量气体、温度快速上升，导致电池单体上的泄压机构致动，排放出大量气体至电池的箱体内，导致箱体内气体大量聚集，温度升高，最终可能导致电池出现爆炸和起火的这一现象称之为电池的热失控。

电池发生热失控时，电池的箱体上的泄压机构会致动以泄放电池内的压力或温度，而现有技术中箱体上的泄压机构直接暴露在空气中，导致电池热失控时产生的高温气体经泄压机构排出后与空气中的氧气接触，易产生明火，导致爆炸和火灾。

鉴于此，本申请提供一种能够用于电池40的消防装置500，通过该消防装置500，能够降低电池40在热失控时产生明火的风险，抑制电池40热失控的蔓延，达到防火以及安全防护的目的。

本申请实施例提供一种使用电池40作为电源的用电装置，该用电装置可以但不仅限于为车辆、船舶或飞行器等。

可以理解的是，本申请实施例描述的电池适用于各种使用装置电池的装置，例如，手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、混凝土振动器和电刨。

本申请的实施例描述的电池40不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池的装置。

如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆10的结构示意图，车辆10可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆10的内部可以设置马达20、控制器30以及电池40，控制器30用来控制电池40为马达20的供电，例如，电池40设置在车辆10的底部或车头。电池40可以用于车辆10的供电，例如，电池40可以作为车辆10的操作电源，用于车辆10的电路系统，例如，用于车辆10的启动、导航和运行时的工作用电需求。

在本申请的另一实施例中，电池40不仅仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆10提供驱动动力。

在一些实施例中，车辆10采用如图2所示的电池40供电，该电池40可包括箱体组件400和电池单体600，箱体组件400包括箱体410，电池单体600设置于箱体410内。

如图2至图4所示，本申请实施例提供箱体组件400可包括上述的箱体410、消防装置500及泄压机构700。其中，消防装置500设于箱体410的外部，消防装置500包括管道510，管道510的进气端511与箱体410连接，例如，进气端511通过泄压机构700与箱体410连接。

在本申请的实施例中，泄压机构700被配置为在箱体410内的气压或温度达到预设值（如气压或温度达到第二阈值时）致动，以使箱体410内的可燃气体能够从进气端511进入消防装置500。这样，在电池40发生热失控时，箱体410内的电池单体600热失控产生的可燃气体能够经泄压机构700排到消防装置500内，以便消防装置500对上述的可燃气体进行消防处理，降低火灾产生的可能性，同时也能够及时降低箱体410内部的气压，以防爆炸。

在本申请的实施例中，泄压机构700既可以设置在箱体410上，也可以设置在消防装置500上，例如，设置在消防装置500的管道510上。

如图2至图4所示，在本申请的一种实施例中，泄压机构700设于箱体410上，且管道510的进气端511罩设于泄压机构700，以使经泄压机构700出来的可燃气体均能够进入到管道510内。在本申请的其他实施例中，泄压机构700可设置在进气端511。

在本申请的实施例中，如图2至图4所示，箱体410可包括下箱体411和上盖体412，上盖体412密封盖合在下箱体411上。消防装置500可连接于下箱体411。在本申请的其他实施例中，消防装置500可连接于箱体410的上盖体412。

如图5至图7所示，本申请实施例提供的消防装置500可包括管道510、气体释放机构520及阻挡结构530。其中，管道510具有进气端511和排气端512，进气端511用于与电池40的箱体410连接,以使电池40热失控时产生的可燃气体能够从箱体410内经进气端511进入管道510内，并经排气端512排出管道510。气体释放机构520用于与管道510连接，且气体释放机构520被配置为在电池40热失控时向管道510内释放消防气体。阻挡结构530设于管道510内，用于对消防气体和可燃气体进行阻挡并改变流动方向，以使消防气体和可燃气体在排出管道510之前能够被混合。

通过上述技术方案，在电池40发生热失控时，箱体410内部的可燃气体经管道510的进气端511进入管道510内，降低了电池40的箱体410内部的气压，降低因箱体410内部气压过大而导致爆炸的可能性。此外，消防气体的产生，会迅速充满管道510，与可燃气体混合后带动可燃气体从管道510的排气端512排出，因此，能够在外部空气和从箱体410排出的可燃气体之间起到阻隔作用。

而且，阻挡结构530在管道510内混合可燃气体和消防气体，使管道510内的可燃气体的浓度降低，从而使从管道510的排气端512排出的混合气体与空气接触时不易起火和爆炸。另外，消防气体还有利于降低可燃气体的温度，进一步预防了明火产生。

综上可知，本申请上述实施例提供的消防装置500能够降低电池40热失控时产生明火的风险，同时能够抑制电池40热失控的蔓延，达到防火以及安全防护的目的。

其中，管道510的进气端511既可以与电池40的箱体410直接连接，也可以通过中间件间接连接，本申请对此不作限定。

在本申请的实施例中，消防气体可以为任意适当的气体，只要在与可燃气体混合后能够具有防火的效果即可。

在本申请的一些实施例中，消防气体可包括惰性气体、二氧化碳气体、七氟丙烷气体、六氟化硫等不易燃烧的气体。

为了保证消防气体与可燃气体充分混合，阻挡结构530可被配置为使管道510内至少部分气体的流动路径呈蜿蜒形状，即，通过阻挡结构530，使消防气体和可燃气体的混合气体至少部分在管道510内沿曲线路径朝向管道510的排气端512行进。气体在管道510内蜿蜒进行的好处在于：一方面，能够延长消防气体和可燃气体混合的路径，增加消防气体和可燃气体混合的时间，从而提升两者的混合效果；另一方面，蜿蜒行进加剧了消防气体和可燃气体的相互碰撞及混合，从而提升了两者混合的效果，减少因可燃气体局部浓度过高排出管道510后仍发生起火的情况。

这里，气体流动路径呈“蜿蜒形状”可以指气体在管道510内的流动路径是S形、螺旋形、正/余弦波等任意适当的曲线形状。

为了保证气体在管道510内蜿蜒行进，在本申请的一些实施例中，阻挡结构530在管道的延伸方向上的投影覆盖管道510的空腔（即内部通道）在管道510的延伸方向的投影。例如，在如图6所示的实施例中，阻挡结构530在管道510的延伸方向间隔设置的两个挡板531在管道510的延伸方向上的投影覆盖管道510的空腔在管道510的延伸方向的投影，以使从箱体410排出的可燃气体及消防气体在管道510内均会流经阻挡结构530以蜿蜒行进，而不是直线行进。

在本申请的实施例中，阻挡结构530可以具有任意适当的结构，只要能够使气体在流经阻挡结构530时使气体流动路径呈蜿蜒形状即可。

如图7至图14所示，在本申请的实施例中，阻挡结构530可包括多个挡板531，多个挡板531沿管道510的延伸方向间隔布置。挡板531上设有供气体通过的开口800或者挡板531与管道510的内壁围合形成供气体通过的开口800。其中，相邻两个开口800在管道510的延伸方向上的投影错位设置，以使气体在流经多个挡板531时，气体的流动路径为蜿蜒路径。挡板531除了能够混合气体之外，还能够起到阻挡从箱体410内进入到管道510内的高温颗粒从管道510流出，避免了高温颗粒流出可能导致的风险，例如，引起火灾等。

如上文所述，为了供气体通过阻挡结构530，既可以在挡板531上设置开口800，也可以是挡板531与管道510的内壁围合形成开口800，或者，还可以同时在挡板531上设置开口800，并使挡板531与管道510的内壁也限定出开口800。

如图8和图9所示，在本申请的一些实施例中，每个挡板531与管道510的内壁围合形成开口800，相邻两个挡板531与管道510的内壁围合形成的对应开口800错位设置。其中，如图8所示，该开口800的形状为四分之圆。如图9所示，该开口800的形状为半圆。

如图10所示，在本申请的一种实施例中，每个挡板531上形成有开口800，相邻两个挡板531与管道510的内壁形成的开口800错位设置。其中，该开口800的形状可为圆形。

需要说明的是，本申请对开口800的具体形状不做限定，具体可以根据管道510在自身的延伸方向的投影（即横截面）的形状及挡板531的形状而定。除图8至图10所示的形状外，还可以为方形、多边形等。

如图11所示，在本申请的一种实施例中，挡板531为带四分之一圆缺口的圆形挡板。圆形挡板的直径可与管道510的内径相同，这样，将该圆形挡板的外缘连接于管道510的内壁时，圆形挡板与管道510的内壁可围合形成形状为四分之一圆的开口800。

其中，多个上述的带缺口的圆形挡板可分为两组，两组圆形挡板在管道510的延伸方向上间隔布置。每组圆形挡板包括4个圆形挡板，4个圆形挡板在管道510的延伸方向间隔布置，且相邻两个圆形挡板的四分之一圆缺口在管道510的延伸方向上的投影错位设置。这样，消防气体和可燃气体的混合气体在流经上述4个带缺口的圆形挡板时，混合气体的流动路径为螺旋形状，利于消防气体和可燃气体的充分混合。

如图11所示，多个挡板531之间可通过第一连杆533连为一体，以方便多个挡板531与管道510的连接。例如，安装多个挡板531时，可使其中一个挡板531与管道510的内壁相连即可，无须每个挡板531均与管道510的内壁连接。

可以理解的是，本申请对上述带缺口的圆形挡板的数量不作限定，其数量可以是如图11所示的设置8个，也可仅设置一组上述的圆形挡板，即，设置4个圆形挡板。或者，还可仅设置2个上述的圆形挡板，使得气体流经两个圆形挡板时的路径为S形，同样能够利于消防气体和可燃气体的混合。

如图12至图14所示，在本申请的一些实施例，多个挡板531中至少包括一对弧形板，该一对弧形板的凹面5311相对设置。由于一对弧形板的凹面5311相对设置，当气体进入到该一对弧形板之间时，一对弧形板中其中一个弧形板的凹面5311能够将气体朝向另一个弧形板引导，能够加剧气体在该一对弧形板之间的碰撞以及增加气体混合的时间，从而有利于消防气体和可燃气体的充分混合。

需要说明的是，本申请的实施例对弧形板的具体形状不作限定，可选地，弧形板可以构造为如图12所示的C形板，也可构造为如图13和图14所示的球面板。C形板和球面板结构简单。在本申请的其他实施方式中，弧形板可为S形板等。

如图15和图16所示，在本申请的一种实施例中，阻挡结构530包括螺旋叶片532。螺旋叶片532的中心线可与管道510的中轴线重合或平行，以使螺旋叶片532能够使混合气体的流动路径为螺旋形状，利于消防气体和可燃气体的充分混合。

为了进一步提升阻挡结构530对消防气体和可燃气体混合的效果，如图15和图16所示，螺旋叶片532可为多个（如2个），多个螺旋叶片532沿管道510的延伸方向布置，且相邻两个螺旋叶片532的旋向相反。两种不同旋转方向的螺旋叶片532可以改变气体旋转方向，能够起到进一步加强混合气体的效果。

其中，如图16所示，多个螺旋叶片532可通过第二连杆534连为一体，以方便多个螺旋叶片532与管道510的连接。例如，安装多个螺旋叶片532时，可使其中一个螺旋叶片532与管道510的内壁相连即可，无须每个螺旋叶片532均与管道510的内壁连接。

图16示出了螺旋叶片532为两个的实施例，在本申请的其他实施例中，螺旋叶片532可包括3个、4个、5个等多个，具体可根据管道510在延伸方向上的尺寸等因素决定，本申请对此不作限定。

另外，如图17所示，在本申请的一种实施例中，管道510内可同时设置上述的挡板531和螺旋叶片532。

另外，如图18所示，在本申请的一种实施例中，管道510的壁向内凹陷，以在管道510的空腔内形成凸起部535，该凸起部535能够起到对气流的阻挡作用，改变气流的方向，利于消防气体和可燃气体的混合。即，在本实施例中，阻挡结构530包括凸起部535。

如图18所示，该凸起部535可为多个，多个凸起部535沿管道510的延伸方向间隔布置，以进一步提升对气体的阻挡作用，起到提升混合可燃气体和消防气体的效果。

另外，如图18所示，多个凸起部535中可包括至少一对弧形凸起部，该弧形凸起部的弧形凹面5351相对设置。当气体进入到该一对弧形凸起部之间时，一对弧形凸起部中其中一个弧形凸起部的弧形凹面能够将气体朝向另一个弧形凸起部引导，能够加剧气体在该一对弧形凸起部之间的碰撞以及增加气体混合的时间，从而有利于消防气体和可燃气体的充分混合。

此外，需要说明的是，除了上述在管道510内设置挡板531和螺旋叶片532，或使管道510的壁凹陷形成凸起部535以构造出阻挡结构530的方式，在本申请的其他实施例中，可在管510的内壁上设置多个小凸起，以构造出阻挡结构530。在其他一些实施例中，还可对管道510的空腔（即内部通道）进行设计，例如，将空腔设计为在沿管道510的延伸方向包括多个空腔段，多个空腔段中具有至少一个增压腔段。这样，当消防气体与可燃气体流经该增压腔段时，流速得以加快，有利于两者的均匀混合。这里，增压腔段可构造沿管道510的进气端511至排气端512的方向其内部空腔渐缩的结构。

如图17至图19所示，在本申请的一些实施例中，气体释放机构520的安装位置比阻挡结构530更靠近进气端511，以利于阻挡结构530充分混合消防气体和可燃气体，从而保证阻挡结构530对消防气体和可燃气体的混合效果。

可以理解的是，在本申请的其他实施例中，当阻挡结构530为多个，或者，每个阻挡结构530包括多个上述的挡板531时，气体释放机构520在管道510上的安装位置可以位于多个阻挡结构530之间，或者，位于多个挡板531之间。

在本申请的实施例中，气体释放机构520既可以直接连接于管道510，例如，插接在管道510上。气体释放机构520也可间接连接于管道510，例如，气体释放机构520连接有导气管，导气管从管道510的排气端伸入到管道510内靠近进气端511的位置，导气管用于将气体释放机构520释放的气体导入所述管道510内。

如图19所示，在本申请的一些实施例中，气体释放机构520直接安装于管道510。气体释放机构520直接安装于管道510，可缩短消防气体进入管道510的时间，且省去气体释放机构520与管道510之间的中间连接件，例如省去上述的导气管，能够简化结构、节约成本。

气体释放机构520既可以设置在管道510的外部，也可以设置在管道510的内部。

如图19和图20所示，在本申请的一种实施例中，气体释放机构520可设于管道510的外部。管道510的壁上设置有通孔513，气体释放机构520与通孔513连接，以从通孔513处向管道510内释放消防气体。将气体释放机构520设置在管道510的外部，使得气体释放机构520的尺寸可以不受管道510的空腔尺寸的限制，利于设置产气量较大的气体释放机构520。

如图19和图20所示，在本申请的一种实施方式中，通孔513的数量为多个，多个通孔513沿管道510的延伸方向间隔布置。多个通孔513可以保证快速释放足量的消防气体，保证了预防起火的可靠性。

对于通孔513与气体释放机构520的关系，可以是每个通孔513对应一个气体释放机构520，也可以是多个通孔513对应一个气体释放机构520。换言之，气体释放机构520可仅设一个，该气体释放机构520通过上述的多个通孔513与管道510相连。气体释放机构520也可设多个，每个气体释放机构520可对应一个、两个或任意适当数量的多个通孔513。

其中，上述通孔513可构造为螺纹通孔513，以与气体释放机构520形成螺纹连接，以在保证气体释放机构520在管道510上安装的可靠性的同时，还能保证气体释放机构520与管道510的密封连接。

可选地，气体释放机构520与管道510连接位置可设置密封胶（密封硅橡胶）以进一步保证气体释放机构520与通孔513的内壁连接的密封性能。

本申请的实施例对管道的长度L不作限定，可选地，如图19所示，在本申请的一种实施例中，管道的长度L为50-200cm。管道的长度L设置在该范围内的好处在于：第一、方便安装气体释放机构520，利于安装多个气体释放机构520；第二、增大了降温距离，使消防气体和可燃气体的混合气体有足够的降温距离，减少在管道510的排气端发生起火的可能性；第三、增大了氧气交换距离，使靠近箱体410的高温区域成为缺氧区，减小了在该高温区发生明火的风险。

为了方便管道510与箱体410的连接，如图19和图20所示，在本申请的一种实施例中，管道510的进气端511设有法兰盘514。

如图21所示，消防装置500还包括气体收集装置540，气体收集装置540与管道510的排气端512密封连接，以用于收集从排气端排出的气体，避免混合气体直接排放到外界环境而污染环境。

在本申请的实施例中，气体释放机构520可以具有任意适当的结构和形状。如图22至图25所示，气体释放机构520可包括消防介质521（消防剂）、壳体522及封闭件523。其中，消防介质521可为消防气体或能产生消防气体的消防固体或消防液体。壳体522用于容纳消防介质521，壳体522连接于通孔513，且壳体522设有出气孔5221。封闭件523用于封闭出气孔5221，封闭件523被配置为在电池40热失控时能够解除对出气孔5221的封闭，以使消防气体通过出气孔5221进入管道510内。

在本实施例中，当电池40正常工作时，封闭件523封闭出气孔5221。当电池40发生热失控时，封闭件523解除对出气孔5221的封闭，即打开出气孔5221，使得壳体522内的消防气体能够通过出气孔5221进入到管道510内，实现与可燃气体的混合。

这里，消防气体除了可以为上文提及的惰性气体、二氧化碳气体、七氟丙烷气体、六氟化硫等消防气体外，还可为其他任意适当的有助于预防起火的气体，这里不再一一列举。

其中，封闭件523既可以被配置为在压力（如壳体522内气压）达到一定值的情况下打开，如封闭件523为薄膜或压力阀，也可以在温度达到一定值时打开，例如，封闭件523被配置为可熔化的膜，以在当温度达到一定值时能够熔化，以打开出气孔5221。

如图22和图23所示，消防介质521为消防固体或消防液体，气体释放机构520还包括触发件524，触发件524用于在电池40热失控时触发消防固体或消防液体，以产生消防气体。封闭件523被配置为能够在壳体522内的气压达到第一阈值时将出气孔5221打开，以释放消防气体。

在本实施例中，当电池40发生热失控时，触发件524触发消防介质521，产生大量的消防气体，消防气体在壳体522内聚集增大了壳体522内的气压。当气压达到第一阈值时，封闭件523打开出气孔5221，壳体522内的消防气体通过通孔513进入到管道510内。

其中，触发件524可为电控热引发件，该电控热引发件在电池40发生热失控时，产生热量，以触发消防固体或消防液体产生消防气体。

此外，上述的“第一阈值”可以为任意适当的值，具体参数可根据实际而定。

在本申请的实施例中，可采用控制器向触发件524发送触发信号。用于向触发件524发送触发信号的控制器可以是电池40的控制器，也可以是消防装置500自带的控制器。控制器可以通过例如温度传感器或烟雾传感器等检测电池40的热失控情况，当电池40发生热失控时，温度传感器或烟雾传感器可将检测到的结果传送至控制器，之后，控制器根据温度传感器或烟雾传感器的检测结构控制触发件524工作。

如图22所示，气体释放机构520还包括引线525，该引线525的一端与触发件524电连接，另一端可穿出壳体522并与外部的控制器电连接，控制器通过引线525向触发件524发送用于触发消防介质521产生气体的触发信号。在其他实施方式中，控制器可与触发件524无线通信。

如图24和图25所示，在本申请的另一种实施例中，消防介质521为能产生消防气体的消防液体或消防气体，消防液体或消防气体被封装于壳体522内，当封闭件523封闭出气孔5221时，壳体522内的压力大于管道510内的压力，即，消防液体或消防气体被加压封装在壳体522内，封闭件523为阀门，例如电控阀门。

在本实施例中，电池40正常时，壳体522内保持一定的压力，封闭件523关闭出气孔5221。当消防介质521为消防液体时，当电池40发生热失控，封闭件523打开出气孔5221，壳体522内部与管道510内部连通，壳体522内的压力降低，使得消防液体气化，并经出气孔5221进入到管道510内。

在本实施例中，当消防介质521为消防气体时，由于消防气体被加压封装在壳体522内，当封闭件523打开出气孔5221时，消防气体能够被喷射进入到管道510内，保证了气体释放机构520向管道510内释放气体的可靠性。

如图24和图25所示，壳体522上还设置有用于输入消防液体或消防气体的密封阀526。

在本申请的实施例中，消防介质521可选用消防固体、消防液体、消防气体中的一种或多种，本申请对此不作限定。

消防固体，如固体气溶胶，其大小以及形状都具有可调整性，同时单位体积的产气量大，能够使空间利用最大化，消防固体在热失控时被触发产生气体，形成气溶胶形态。

可选地，消防介质521可选用能产生自由基捕捉剂或包含自由捕捉剂的物质，自由基捕捉剂又称自由基捕获剂，是能够与活性自由基作用，形成可稳定存在的自由基或稳定分子的物质，如2,2-二苯基-1-三硝基苯肼(DPPH)、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮等均能与自由基反应形成稳定的自由基。

在本实施例中，消防介质521为固态硝酸钾，硝酸钾受热分解后形成自由基捕捉剂，该自由基捕捉剂更容易与氧气（包括泄压机构700排出的气体中的氧、管道510内的氧和外部环境中的氧）或者泄压机构700排出的容易与氧结合产生高温、易燃物质的物质结合，这部分被自由基捕捉剂结合的物质即为可燃性自由基，自由基捕捉剂能够消耗电池40热失控后产生的可燃性的自由基，降低可燃性自由基与氧气结合燃烧的可能性，从根源上降低产生明火的可能。自由基捕捉剂与可燃性自由基结合后能产生惰性气体，如氮气，惰性气体很难与氧气或者其他物质进行化学反应，并且会占据管道510的内部空间，以使管道510内氧气的含量减少，对管道510内的气体起到稀释作用，降低管道510内的可燃性物质和氧气的浓度。惰性气体占据管道510的内部空间还对外部空气和从泄压机构700排出的气体之间起到阻隔作用，减少或者避免外部空气与从泄压机构700排出的气体接触。此外，试剂分解吸热，能够降低管道510内的温度，进一步预防明火产生。不同的试剂产生的自由基捕捉剂不同，能够结合的可燃性自由基也不同，进而能够产生不同的惰性气体。

消防液体可选用液态六氟化硫或六氟丙烷，其气化能够达到降温效果，且由于六氟化硫或六氟丙烷具有较强的电气绝缘的特性，使其在稀释可燃气体的同时，还可以对电池40的高压线路形成保护。

在本申请的实施例中，气体释放机构520的壳体522可为钢制外壳（如不锈钢外壳），以保证壳体522的强度。

根据本申请的另一方面，提供一种制备电池的方法，如图26所示，该方法包括以下步骤：

S1：提供电池单体600；S2：提供箱体410；

S3：提供消防装置500，消防装置500包括管道510和气体释放机构520，该管道510具有进气端511和排气端，进气端511用于与箱体410连接,以使电池热失控时产生的可燃气体能够从箱体410内经进气端511进入管道510内，并经排气端512排出管道510。气体释放机构520与管道510连接，气体释放机构520被配置为在电池热失控时向管道510内释放消防气体。管道510内设有阻挡结构530，阻挡结构530用于对消防气体和可燃气体进行阻挡并改变流动方向，以使消防气体和可燃气体在排出管道510之前能够被混合；

S4：将电池单体600设置于箱体410内；S5：将消防装置500设置于箱体410的外部，并将进气端511与箱体410连接。

需要说明的是，上述步骤可以根据需要调整顺序，例如，可先将消防装置500的管道510的进气端511与箱体410连接，形成箱体组件400，再将电池单体600放置于箱体组件400的箱体410内。

其中，管道510、气体释放机构520及阻挡结构530可为上文的管道510、气体释放机构520及阻挡结构530。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种消防装置，用于电池，其特征在于，包括：

管道，具有进气端和排气端，所述进气端用于与所述电池的箱体连接,以使所述电池热失控时产生的可燃气体能够从所述箱体内经所述进气端进入所述管道内，并经所述排气端排出所述管道；

气体释放机构，用于与所述管道连接，所述气体释放机构被配置为在所述电池热失控时向所述管道内释放消防气体；

其中，所述管道内设有阻挡结构，所述阻挡结构用于对所述可燃气体和所述消防气体进行阻挡并改变流动方向，以使所述可燃气体和所述消防气体在排出所述管道之前能够被混合。

2.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述阻挡结构被配置为使所述管道内至少部分气体的流动路径呈蜿蜒形状。

3.根据权利要求2所述的消防装置，其特征在于，所述阻挡结构在所述管道的延伸方向上的投影覆盖所述管道的空腔在所述管道的延伸方向的投影。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述阻挡结构包括多个挡板，多个所述挡板沿所述管道的延伸方向间隔布置，所述挡板上设有供气体通过的开口或者所述挡板与所述管道的内壁围合形成供气体通过的开口，其中，相邻两个所述开口在所述管道的延伸方向上的投影错位设置。

5.根据权利要求4所述的消防装置，其特征在于，多个所述挡板中至少包括一对弧形板，所述一对弧形板的凹面相对设置。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述阻挡结构包括螺旋叶片，所述螺旋叶片的中心线与所述管道的中轴线重合或平行。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述阻挡结构包括多个螺旋叶片，多个所述螺旋叶片沿所述管道的延伸方向布置，且相邻两个所述螺旋叶片的旋向相反。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述气体释放机构安装于所述管道。

9.根据权利要求8所述的消防装置，其特征在于，所述气体释放机构的安装位置比所述阻挡结构更靠近所述进气端。

10.根据权利要求8所述的消防装置，其特征在于，所述气体释放机构设于所述管道的外部，所述管道的壁上设置有通孔，所述气体释放机构连接于所述通孔，以从所述通孔处向所述管道内释放所述消防气体。

11.根据权利要求10所述的消防装置，其特征在于，所述通孔的数量为多个，多个所述通孔沿所述管道的延伸方向间隔布置。

12.根据权利要求10所述的消防装置，其特征在于，所述气体释放机构包括：

消防介质，所述消防介质为所述消防气体或能产生所述消防气体的消防固体或消防液体；

壳体，用于容纳消防介质，所述壳体连接于所述通孔，且所述壳体设有出气孔；

封闭件，用于封闭所述出气孔，所述封闭件被配置为在所述电池热失控时能够解除对所述出气孔的封闭，以使所述消防气体通过所述出气孔进入所述管道内。

13.根据权利要求12所述的消防装置，其特征在于，所述消防介质为所述消防固体或所述消防液体，所述气体释放机构还包括触发件，所述触发件用于在所述电池热失控时触发所述消防固体或所述消防液体，以产生所述消防气体，所述封闭件被配置为能够在所述壳体内的气压达到第一阈值时将所述出气孔打开，以释放所述消防气体。

14.根据权利要求12所述的消防装置，其特征在于，所述消防介质为能产生所述消防气体的所述消防液体或所述消防气体，所述消防液体或所述消防气体被封装于所述壳体内，当所述封闭件封闭所述出气孔时，所述壳体内的压力大于所述管道内的压力，所述封闭件为阀门。

15.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述管道的长度为50-200cm。

16.根据权利要求1-3中任一项所述的消防装置，其特征在于，所述消防装置还包括气体收集装置，所述气体收集装置与所述排气端密封连接，以用于收集从所述排气端排出的气体。

17.一种箱体组件，其特征在于，包括：

箱体，用于容纳电池单体；

根据权利要求1-16中任一项所述的消防装置，所述消防装置设于所述箱体的外部，所述消防装置的所述进气端与所述箱体连接；

泄压机构，被配置为在所述箱体内的气压或温度达到第二阈值时致动，以使所述箱体内的可燃气体能够从所述进气端进入所述管道。

18.根据权利要求17所述的箱体组件，其特征在于，所述泄压机构设于所述箱体上，所述进气端罩设于所述泄压机构。

19.一种电池，其特征在于，包括：

根据权利要求17或18所述的箱体组件；

电池单体，设于所述箱体内。

20.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求19所述的电池。

21.一种制备电池的方法，其特征在于，包括：

提供电池单体；

提供箱体；

提供消防装置，所述消防装置包括：

管道，具有进气端和排气端，所述进气端用于与所述箱体连接,以使所述电池热失控时产生的可燃气体能够从所述箱体内经所述进气端进入所述管道内，并经所述排气端排出所述管道；

气体释放机构，与所述管道连接，所述气体释放机构被配置为在所述电池热失控时向所述管道内释放消防气体；

所述管道内设有阻挡结构，所述阻挡结构用于对所述可燃气体和所述消防气体进行阻挡并改变流动方向，以使所述可燃气体和所述消防气体在排出所述管道之前能够被混合；

将所述电池单体设置于所述箱体内；

将所述消防装置设置于所述箱体的外部，并将所述进气端与所述箱体连接。

Images