CN112421177B - 一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱 - Google Patents

一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱，其包括蜂窝状箱体和吸附剂层，所述蜂窝状箱体用于容纳多个电池芯，所述吸附剂层设置在所述蜂窝状箱体的一端，用于吸附热失控时从电池芯喷出的易燃气体和液体。通过本发明的带吸附剂层的蜂窝体电池箱，当锂电池电池芯反生热失控时，电池芯因热失控产生的易燃气体和液体，会首先经过固体吸附剂层，并在经过固体吸附剂层被其吸收或发生反应，从而达到防止热失控进一步扩散的目的。

Description

一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱
技术领域
本发明涉及一种用于电量储存方面的带吸附剂层的蜂窝体电池箱。
背景技术
在各种储能方案中，锂离子电池储能体系的因价格低体积小越来越受到人们的重视，然而锂离子电池储能体系要达到大规模使用的目标，首先要解决热失控问题。
商用二次锂电池电解液主要是由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂混合而成。其中，由于六氟磷酸锂60℃以上会发生分解，碳酸二甲酯等碳酸酯类溶剂为低闪点、易挥发的有机溶剂，在高于55度时，可能引发热积累而导致热失控。对于该问题，目前常用的温控方法为通过风冷和水冷散热两种办法来降低温度，相对而言水冷的散热效果要远好于风冷，但由于水冷结构复杂，需要循环管路，不适合一般的电池箱使用，目前常用的电池箱还是多采用风冷方式，一般来说采取在电池箱中装排气扇来达到风冷效果，但也有结构复杂，成本很高的缺点。
除因热堆积引起的电池芯热失控外，锂离子电池在过充、短路、过热时或制造缺陷时，都会造成正负极内部短路，造成电池芯内部瞬间产生大量气体和热量，电池内部在高温下隔膜、电解质等成分发生反应，也可所造成的电池芯发生热失控燃烧。
发生热失控时，电池芯阴极材料会产生大量的可燃气体，引发电池箱撕裂或爆炸，大量氧气参与燃烧会导致热失控扩散加剧，从而造成形成大面积火灾而难以抑制，危害性极大。目前常用的防止热失控的方法为在电池箱内，电池模组外，设置气体灭火剂或水雾灭火剂蓬头，通过喷射灭火剂来达到灭火和降温效果，相对而言水雾灭火剂的灭火效果要好于气体灭火剂，但也存在结构复杂，成本高的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的热失控难控制、或成本高的问题，提供一种全新的、安全性高、易于推广使用的带吸附剂层的蜂窝体电池箱。
本发明的带吸附剂层的蜂窝体电池箱，其包括蜂窝状箱体和吸附剂层，所述蜂窝状箱体用于容纳多个电池芯，所述吸附剂层设置在所述蜂窝状箱体的一端，用于吸附热失控时从电池芯喷出的易燃气体和液体。
优选地，所述吸附剂层中设置有导气板，以使电池芯热失控时喷出的易燃气体和液体与吸附剂充分接触。
优选地，所述吸附剂为硝化纤维素、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸树脂中的一种或多种物质的混合物。
优选地，所述吸附剂为固体微粒或透气海绵体。
优选地，所述蜂窝状箱体的两端设置有左端盖和右端盖，所述左端盖内部装有固体吸附剂，所述右端盖的中间固定有电池保护板。
优选地，所述左端盖的外侧中间设置有出气孔。
优选地，所述左端盖的出气孔外部安装有密封盖防水盖。
优选地，所述蜂窝状箱体的材质为铝合金或碳化硅。
优选地，所述吸附剂层的厚度为6cm以上。
优选地，所述蜂窝状箱体内的电池芯和吸附剂层之间安装有单向阀。
优选地，所述蜂窝状箱体的内壁设置有导引通道，以将易燃气体和液体导引到吸附剂处。
优选地，所述蜂窝状箱体的单个孔中多个电池芯间的连接方式，可以为串联或并联连接。
相对于现有的电量储存用的电池箱，本发明的优势在于：
本发明在电池箱的端盖中设置拉一个固体吸附剂层，当电池芯发生热失控时，其产生的可燃气体和液体在排出电池箱前，首先要要经过该固体吸附剂层，而层中的固体吸附剂，是与可燃气体和液体发生反应或可将其吸附的固体化学物质，从而大幅降低拉可燃气体和液体的危害性。
本发明所述电池箱的主箱体为蜂窝状铝合金挤压件，其内置相互隔离的多个装有电池芯的孔洞，孔洞的出口一端密封，另一端与固体吸附剂层连接，也可以理解为多个装有电池芯的孔洞共用一个固体吸附剂层，因单个电池芯发生热失控是小概率事件，两个孔洞中单个电池芯同时发生热失控的概率更小而又小，因此该结构设计可最大限度提高固体吸附剂层的利用率。
本发明所述电池箱的主箱体为蜂窝状铝合金挤压件，其有相互隔离的多个孔洞，而每个孔洞都装有多个电池芯，电池芯的外壁与孔洞内壁相连，在正常工作时，因铝合金有高的导热系数，电池芯产生的热量可通过蜂窝状铝合金箱体导到外部环境中，从而节省常见电池箱中的排风扇和支架等部件，结构简单且还具有优良的散热效果。
尤其在电池芯发生热失控时而引起电池壳急速温度升高时，会迅速通过蜂窝状铝合金箱体将电池芯外壳的高温均分到电池箱的每个部件中，避免拉因一个电池芯发生热失控，而引起相邻电池芯发生热失控，乃至整个电池发生热失控的风险。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1所示为本发明提供的带吸附层的蜂窝体电池箱的立体图；
图2所示为本发明提供的带吸附层的蜂窝体电池箱的A-A面的剖视图；
图3所示为本发明提供的带吸附层的蜂窝体电池箱的B-B面的剖视图；
图4所示为本发明提供的带吸附层的蜂窝体电池箱的C-C面的剖视图；
图5所示为本发明提供的带吸附层的蜂窝状电池箱的气流走向图；
附图标记说明：1、左端盖；2、蜂窝状铝合金箱体；3、右端盖；4、出气孔；5、导线孔；6、电池芯；7、电池支架；8、导气板；9、固体吸附剂；10、电池保护板；11、密封电池支架
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
应当理解，在多个附图中使用的相同元件符号表示相同的组件或相同功能的组件。另外，附图仅用于说明而不是限制本发明的范围，并且不应视为按比例。
如图1-图4所示,本发明所述的带吸附层的蜂窝体电池箱由左端盖1、蜂窝状铝合金箱体2、右端盖3通过螺栓连接组成。蜂窝状铝合金箱体2由铝合金一次挤压成型，内有10个相互隔离的孔洞，每个孔洞内装有4个电池芯6，电池芯6在孔洞内以串联方式连接。
电池芯6通过电池支架7及密封电池支架11固定在蜂窝状铝合金箱体2中。蜂窝状铝合金箱体2在左端通过螺栓与左端盖1连接，左端盖1内部装有固体吸附剂9，左端盖1的中间可以固定有导气板8，以使电池芯热失控时喷出的易燃气体和液体与吸附剂充分接触。左端盖1的外侧中间有出气孔4。蜂窝状铝合金箱体2在右端通过螺栓与右端盖3连接，右端盖3的中间固定有电池保护板10，右端盖2的外侧中间有导线孔4，电池芯的正负极通过导线连接到电池保护板10上，电池保护板10的导线通过导线孔4连接到外部。
图5所示为当电池芯6发生热失控时的气流走向图。如图5所示，当带X号标记的电池芯6发生热失控时，电池芯6内部的易燃气体和液体，延箭头方向依次经过蜂窝状铝合金箱体2的内孔、固体吸附剂9、导气板8的两端，最后由出气孔4排出箱体。在电池芯6内部的易燃气体和液体经过固体吸附剂9时，固体吸附剂9会吸收喷出的易燃气体和液体，或与其发生反应，使从出气孔4排出的气体具有较好的安全性，防止整个电池箱发生热失控扩散的风险。
在正常工作状况下，电池芯6产生的热量通过蜂窝状铝合金箱体2传导到外部环境中。因为铝合金有高的导热系数，而电池芯6的电池壁又直接与蜂窝状铝合金箱体2的内壁接触，因此，本发明所述的带吸附层的蜂窝体电池箱具有优良的散热效果。当电池芯6的电池壁与蜂窝状铝合金箱体2的内壁接触时，为了更好地使热失控时从电池芯6喷出的易燃气体和液体流通，可以在蜂窝状铝合金箱体2的内壁上设置有导引通道，譬如导引槽，将易燃气体和液体导引到固体吸附剂9处。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的材质，也可以是碳化硅材质。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的孔数，根据需要可以是多于10个，或少于10个。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的孔中装有的电池芯6的数量没有特别限制，可以是多于4个，或少于4个。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的孔中装有的电池芯6的数量，优选一个。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的孔中的电池芯6，其泄爆阀方向应朝向吸附剂层。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的孔的形状，也可以是方形或长方形。
进一步说明，上述技术方案中所述的电池形状没有特别限制，也可以是方形或长方形。
进一步说明，上述技术方案中所述的蜂窝状铝合金箱体2的单个孔中多个电池芯6间的连接方式，也可以为并联连接。
进一步说明，上述技术方案中所述的固体吸附剂9，其为当电池芯6因热失控产生的易燃气体和液体与其接触时，可将其吸收或与其发生反应的固体化学物质。
进一步说明，上述技术方案中所述的固体吸附剂9，可以为硝化纤维素、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸树脂中的一种或多种物质的混合物。
进一步说明，上述技术方案中所述的固体吸附剂9，可以为固体微粒，也可以是透气海绵体。
进一步说明，上述技术方案中所述的固体吸附层的厚度根据选用的材料和吸附效果来确定，通常可以为6cm以上。
进一步说明，上述技术方案中所述的出气孔4，其外部可以安装密封盖防水盖。
进一步说明，在蜂窝状铝合金箱体2内的电池芯6和固体吸附剂9之间，可以装有单向阀。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱，其包括蜂窝状箱体和吸附剂层，所述蜂窝状箱体用于容纳多个电池芯，所述吸附剂层设置在所述蜂窝状箱体的一端，用于吸附热失控时从电池芯喷出的易燃气体和液体；
其中所述吸附剂层中设置有导气板，以使电池芯热失控时喷出的易燃气体和液体与吸附剂充分接触；
所述蜂窝状箱体内的电池芯和吸附剂层之间安装有单向阀；
所述蜂窝状箱体的内壁设置有导引通道，以将易燃气体和液体导引到吸附剂处；
所述蜂窝状箱体的两端设置有左端盖和右端盖，所述左端盖内部装有固体吸附剂，所述右端盖的中间固定有电池保护板；所述左端盖的外侧中间设置有出气孔，所述左端盖的出气孔外部安装有密封盖防水盖。
2.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述吸附剂为硝化纤维素、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸树脂中的一种或多种物质的混合物。
3.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述吸附剂为固体微粒或透气海绵体。
4.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述蜂窝状箱体的材质为铝合金或碳化硅。
5.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述吸附剂层的厚度为6cm以上。
6.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述蜂窝状箱体的单个孔中容纳有1个或多个电池芯。
7.根据权利要求6所述的蜂窝体电池箱，其中所述蜂窝状箱体的单个孔中多个电池芯间的连接方式为串联或并联连接。
8.根据权利要求1所述的蜂窝体电池箱，其中所述电池芯的形状为圆柱形、方形或长方形。
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