CN112531278B - 防爆电池电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防爆电池电源，包括：箱体；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；以及气体处理装置，用于处理电池模组热失控过程中释放的气体。根据本申请实施例的防爆电池电源，通过设置覆盖电池模组的浇封层，以及气体处理装置，不仅实现了潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，而且可以处理电池模组热失控过程中释放的气体，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。

Description

防爆电池电源

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电源。

背景技术

目前，煤矿井下使用的大容量防爆电池电源通常由大量单体电池构成，当单体电池发生极端故障如热失控时，会产生和释放大量气体，存在释放的气体在电源箱内积聚造成箱体因压力过大而发生爆炸性事故的风险，为电池电源的安全运行带来了极大的安全隐患，然而目前行业内无良好的解决方案，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领域中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种防爆电池电源，通过设置覆盖电池模组的浇封层，以及气体处理装置，不仅实现了潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，而且可以吸收电池模组热失控过程中释放的气体，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，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电源，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；气体处理装置，用于处理所述电池模组热失控过程中释放的气体；至少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；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；其中，所述第二浇封层还覆盖所述第一浇封层。

另外，根据本申请上述实施例的防爆电池电源还可以具有以下附加的技术特征：

根据本申请的一个实施例，所述气体处理装置设置在所述箱体内。

根据本申请的一个实施例，上述的防爆电池电源，还包括：当电池模组热失控过程中释放气体时，气体处理装置可自动处理所释放气体中的全部成分或特定成分。

根据本申请的一个实施例，上述的防爆电池电源，还包括：所述箱体为防爆箱体或者非防爆金属箱体，其中，所述箱体包括：箱体本体；设置在所述箱体本体之上的箱盖，其中，所述箱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箱盖之间存在自由空间。

根据本申请的一个实施例，所述气体处理装置设置在所述箱盖上。

根据本申请的一个实施例，上述的防爆电池电源，还包括：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电源与外界电路的电气连接；设置在所述箱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。

本申请实施例的防爆电池电源，通过设置覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层，以采用覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层实现浇封保护，第一浇封层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，同时可以在电池模组热失控过程中释放气体时，通过气体处理装置处理电池模组热失控过程中释放的气体，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，不仅大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率，而且还可以对箱体起到良好的保护作用。

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

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例的防爆电池电源的结构示意图；

图2为根据本申请一个实施例的防爆电池电源的结构示意图；

图3为根据本申请一个具体实施例的防爆电池电源的结构示意图。

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电源。

图1是本申请一个实施例的防爆电池电源的结构示意图。

如图1所示，该防爆电池电源1000包括：箱体10、电池模组20、第一浇封层30和气体处理装置50。

其中，电池模组20设置在箱体10之中，其中，电池模组20包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组20中所有的电极21，第二区域包括电池模组20中所有的泄压阀22；第一浇封层30覆盖电池模组20的第一区域，第一浇封层30具有第一开口31，第一开口31对应泄压阀22，以使泄压阀22经第一开口31排气；气体处理装置50用于处理电池模组20热失控过程中释放的气体。

可选地，根据本申请的一个实施例，如图1所示，气体处理装置50可以设置在箱体10内。

本申请实施例中，防爆电池电源1000可以为锂电池电源，也可以为其他任意可能的煤矿井下作业用电池电源，在此不做具体限定，下面以防爆电池电源1000为锂电池电源进行详细阐述。

可以理解的是，电池模组20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20中所有的电极21，也即电池模组20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20的第一区域覆盖设置第一浇封层30，由该第一浇封层30实现对单体电池除泄压阀22部分进行有效保护。

上述在防爆电池电源1000的架构设计中，如图1所示，在第二区域，也即电池模组20中所有的泄压阀22处，由此配置第一浇封层30具有第一开口31，第一开口31对应泄压阀22，以使泄压阀22可以经第一开口31排气，能够有效避免因电池发生热失控等故障后可能导致的爆燃风险。

上述在防爆电池电源1000的架构设计中，如图1所示，为进一步保证箱体10和电池模组20的安全性，本申请实施例还设置有气体处理装置50，其中，气体处理装置50可以设置在箱体10内，也可以安装在箱体10内的自由空间部分的箱壁上，当箱体10内电池模组20在热失控过程中释放气体时，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等，气体处理装置50可以通过物理吸附的原理处理气体，也可以通过化学反应的方式处理气体，从而有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。

由此，通过第一浇封层30覆盖电池模组20的第一区域，并通过第一浇封层30有效保护单体锂电池的电极21，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率，同时可以在电池模组20热失控过程中释放气体时，通过气体处理装置50处理电池模组20热失控过程中释放的气体，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，不仅大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率，而且还可以对箱体10起到良好的保护作用。

进一步地，根据本申请的一个实施例，如图2所示，上述的防爆电池电源1000，还包括：第二浇封层40。第二浇封层40至少覆盖电池模组20的第二区域，其中，第二浇封层40的抗冲击强度小于泄压阀22打开时的冲击强度，以确保泄压阀22打开时冲破第二浇封层40。

上述还配置第二浇封层40的抗冲击强度小于泄压阀22打开时的冲击强度，以使泄压阀22打开时冲破第二浇封层40，在泄压阀22打开后破坏第二浇封层40的情况下，第一浇封层30仍然可以有效保护单体锂电池的电极21，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。

进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆电池电源1000，还包括：第三浇封层120。其中，第三浇封层120覆盖第二浇封层40，其中，第三浇封层120在泄压阀22位置处具有第二开口121，第二开口121对应泄压阀22，以使泄压阀22可以经第二开口121排气，第三浇封层120的抗冲击强度大于第一浇封层30的抗冲击强度。

上述第三浇封层120的抗冲击强度被配置为大于第一浇封层30的抗冲击强度，从而使得第三浇封层120可以形成最外部的保护，也即是说，第三浇封层120可以进一步增强第一浇封层30的保护功能。由于有第三浇封层120的保护和加固作用，第二浇封层40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22处，很大程度上降低了对第一浇封层30的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。

需要说明的是，本申请实施例的防爆电池电源1000的浇封不限于三层浇封，例如，可以仅设置一层浇封，也可以设置二层浇封，也可以设置三层浇封。

可选地，根据本申请的一个实施例，第一浇封层30、第二浇封层40和第三浇封层120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30、第二浇封层40和第三浇封层120，如第一浇封层30为硅胶，第二浇封层40为硅胶，第三浇封层120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。

进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆电池电源1000，还包括：箱体10为防爆箱体或者非防爆金属箱体，其中，箱体包括：箱体本体101和箱盖102。其中，箱体本体101和箱盖102的材质可以包括型钢、不锈钢、陶瓷或工程塑料；箱盖102设置在箱体本体101之上，其中，箱盖102通过螺栓1021与箱体本体101相连，且覆盖电池模组20的浇封层和箱盖102之间存在自由空间，从而可以给予压力气体的聚集一定的缓冲空间，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电源1000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，气体处理装置50还可以设置在箱盖102上。

进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆电池电源1000，还包括：压力检测器130和至少一个泄压装置(如泄压装置140)。优选地，压力检测器130设置在箱体本体101之中；至少一个泄压装置设置在箱盖102或箱体本体101之上，其中，压力检测器130检测到箱体本体之内压力大于预设阈值时，控制切断防爆电池电源1000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20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22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130，以及在箱盖102上设置有泄压装置140，从而可以通过压力检测器130检测箱体本体101内的压力。

其中，由于电池模组20热失控过程中释放的气体已经被气体处理装置50处理，因此，本申请实施例可以不进行泄压，当检测到的压力大于预设阈值时，即仅通过气体处理装置50无法保证安全时，本申请实施例可以控制切断防爆电池电源1000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20，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，提高了箱体和电池电源的安全性。

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箱盖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。另外，预设阈值可以是用户预先设定的阈值，可以是通过有限次实验获取的阈值，也可以是通过有限次计算机仿真得到的阈值，在此不做具体限定。

进一步地，根据本申请的一个实施例，如图3所示，上述的防爆电池电源1000，还包括：密封条150。其中，密封条150设置在箱盖102与箱体本体101之间。

可以理解的是，密封条150可以设置在箱盖102与箱体本体101之间，以封闭箱盖102与箱体本体101之间的间隙。其中，密封条150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箱盖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，通过在箱盖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150，不仅可以实现箱盖102与箱体本体101之间的多重密封，还可以有效地提高箱盖102与箱体本体101之间的密封性，进而提高箱体的使用可靠性。

根据本申请实施例提出的防爆电池电源，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，同时可以在电池模组起火时，通过气体处理装置处理电池模组热失控过程中释放的气体，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率，而且还可以对箱体起到良好的保护作用。

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 (6)

1.一种防爆电池电源，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

气体处理装置，用于处理所述电池模组热失控过程中释放的气体；

至少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；

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；

其中，所述第二浇封层还覆盖所述第一浇封层。

2.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，所述气体处理装置设置在所述箱体内。

3.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，

当电池模组热失控过程中释放气体时，气体处理装置可自动处理所释放气体中的全部成分或特定成分。

4.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，还包括：

所述箱体为防爆箱体或者非防爆金属箱体，其中，所述箱体包括：

箱体本体；

设置在所述箱体本体之上的箱盖，其中，所述箱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箱盖之间存在自由空间。

5.如权利要求4所述的防爆电池电源，其特征在于，所述气体处理装置设置在所述箱盖上。

6.如权利要求5所述的防爆电池电源，其特征在于，还包括：

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电源与外界电路的电气连接；

设置在所述箱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。

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