CN112531280A - 防爆电池电源 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种防爆电池电源，包括：第一箱体和第二箱体，其中，第一箱体和/或第二箱体为隔爆箱体，隔爆箱体包括箱体本体和箱盖，箱盖通过螺栓与箱体本体相连；设置在第一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；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；设置在第二箱体之中的电源控制模组。由此，根据本申请实施例的防爆电池电源，通过气体处理装置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第一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

本发明涉及电池技术领域，尤其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。

发明内容

本发明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，本发明提出一种防爆电池电源，通过气体处理装置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第一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。

为达上述目的，本发明提出了一种防爆电池电源，包括：第一箱体和第二箱体，其中，所述第一箱体和/或第二箱体为隔爆箱体，所述隔爆箱体包括箱体本体和箱盖，所述箱盖通过螺栓与所述箱体本体相连；设置在所述第一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；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；以及设置在所述第二箱体之中的电源控制模组。

在一些实施例中，所述气体处理装置设置在所述第一箱体内或设置在所述第一箱体的箱盖上。

在一些实施例中，当所述电池模组热失控过程中释放气体时，所述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。

在一些实施例中，所述防爆电池电源还包括：设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间的第一泄压装置，用于将所述第一箱体之中的压力泄放至所述第二箱体；设置在所述第二箱体侧壁的第二泄压装置，用于将所述第二箱体之中的压力泄放至外界。

在一些实施例中，所述防爆电池电源还包括：浇封结构，所述浇封结构包括第一浇封层和第二浇封层，所述第一浇封层用于覆盖所述第一区域，所述第二浇封层用于覆盖所述第二区域，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的抗冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层；所述浇封结构和所述箱盖之间存在自由空间。

在一些实施例中，设置在所述第一箱体之中的第一压力传感器；设置在所述第二箱体之中的第二压力传感器，其中，所述第二压力传感器的压力阈值小于所述第一压力传感器的压力阈值。

在一些实施例中，所述第二箱体上还设置有第一引线装置，所述第一引线装置用于使所述电池模组和所述电源控制模组电连接；所述第二箱体上还设置有第二引线装置，所述第二引线装置用于使所述电源控制模组与外部电路电连接。

在一些实施例中，所述第二浇封层还覆盖所述第一区域，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。

在一些实施例中，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，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。

在一些实施例中，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第一箱体的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述隔爆箱体本体紧密贴合和固定所述电池模组

本申请通过设置覆盖电池模组的浇封结构，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第一箱体外围环境的影响，同时还可通过分别设置在第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体上的泄压装置，形成二级泄放，以在电池发生热失控等故障导致泄压阀打开时通过逐级泄放有效降低电池模组气体排出的压力破坏上一层级的壳体，更不会对外部环境造成爆炸性极端危害，从而大幅降低了发生燃烧和爆炸等极端事故的几率。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/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为本发明第一个实施例的防爆电池电源的结构示意图；

图2为本发明第二个实施例的防爆电池电源的结构示意图；

图3为本发明第三个实施例的防爆电池电源的结构示意图；以及

图4为本发明第三个实施例的防爆电池电源的结构示意图。

附图标记：

防爆电池电源1、箱体本体101、箱盖102；

第一箱体10、第一浇封层11、第二浇封层12、第三浇封层13、电池模组30、电极31、泄压阀32、第一支撑件33、第一压力传感器71；

第二箱体20、第一引线装置21、第二引线装置22、电源控制模组40、第二支撑件41、第一泄压装置50和第二泄压装置60、第二压力传感器72和气体处理装置90。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的防爆电池电源。

图1为本发明第一个实施例的防爆电池电源的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中防爆电池电源1包括：第一箱体10、第二箱体20、电池模组30、电源控制模组40和气体处理装置90。

第一箱体10和/或第二箱体20为隔爆箱体，隔爆箱体包括箱体本体101和箱盖102，箱盖102通过螺栓与箱体本体101相连，以通过隔爆箱体的防爆功能将电池模组30的热失控等故障控制在隔爆箱体内部，避免对隔爆箱体外部环境造成极端危害。同时，通过螺栓将箱盖102和箱体本体101相连，以便于及时更换和维护电池模组30，节约生产成本。

设置在第一箱体10之中的电池模组30，其中，电池模组30包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组30中所有的电极，第二区域包括电池模组30中所有的泄压阀。

应当理解的是，电池模组30，可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成，任一单体锂电池具有正负两个电极31，当电池模组30中设置有N个单体锂电池时，则有N*2个电极31，N为大于1的整数，此时，第一区域包括电池模组30中所有的电极31。同理，第二区域包括电池模组30中所有的泄压阀32。

需要说明的是，电池爆炸一般是指锂电池发生热失控等故障，使得电池内部压力急剧增大，直至冲破包覆电池的外壳发生爆炸。因此，大容量锂电池上通常会带有泄压阀，能够使电池内部的气体压力达到泄压阀的预设阈值时，即可通过打开泄压阀将电池内部气体泄放至电池外部，有效避免电池发生爆炸。

电源控制模组40设置于第二箱体20之中。

其中，第二箱体20上还设置有第一引线装置21，第一引线装置21用于使电池模组30和电源控制模组40电连接。

作为一个可行实施例，第二箱体20上还可设置有第二引线装置22，第二引线装置22用于使电源控制模组40与外部电路电连接，进而实现电池模组与外部电路的连接。

其中，第一引线装置21和第二引线装置22可由一个或多个格兰头组成。

由于电池模组30通过泄压阀32将其内部产生的气体泄放至电池模组30的外部，但是，由于第一箱体10为密封结构，因此，随着电池模组30的气体持续增多，会使得第一箱体10内的气体压力也逐渐增大，具有爆炸风险。

参见图1和图2，为进一步保证第一箱体10和电池模组30的安全性，上述在防爆电池电源1的架构设计中，本申请实施例还设置有气体处理装置90来处理电池模组30热失控过程中释放的气体，其中，气体处理装置90可以设置在第一箱体10之中，也可以安装在第一箱体10内的自由空间部分的箱壁上，还可以设置在第一箱体10的箱盖102上(如图2所示)，当第一箱体10内的电池模组30在热失控过程中释放氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等气体时，气体处理装置90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，以实现气体处理装置90自动处理所释放气体中的全部成分或特定成分目的，从而有效降低电池热失控释放气体对第一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。

为了防止未被气体处理装置完全处理的气体在第一箱体10中积聚产生过大的压力，在本申请的一个实施例中，如图3所示，防爆电池电源1还可以包括：设置在第二箱体20之中的第一泄压装置50和第二泄压装置60，其中，第一泄压装置50和第二泄压装置60设置于箱体本体101上。第一泄压装置50用于与第一箱体10联通，以将第一箱体10之中的压力泄放至第二箱体20，第二泄压装置60用于与外部联通，以将第二箱体20之中的压力泄放至外界。

由于电池模组30通过泄压阀32将其内部产生的气体泄放至电池模组30的外部，当气体处理装置不能完全处理所释放气体时，由于第一箱体10为密封结构，随着电池模组30的气体持续增多，会使得第一箱体10内的气体压力也逐渐增大，具有爆炸风险。因此，本申请实施例还在第一箱体10和第二箱体20之间设置第一泄压装置50，使得第一箱体10中的压力能够泄放至第二箱体20中，有效降低第一箱体10爆炸的风险。同时，通过第二箱体20形成的缓冲空间，有效降低需要排放的气体的压力，降低防爆电池电源整体发生爆炸的危险。

进一步地，本申请还在第二箱体20的箱体本体101上设置第二泄压装置60，使得未被气体处理装置完全处理的气体能够最终通过第二泄压装置60泄放至防爆电池电源1的外部，即，使电池模组30产生的气体依次通过泄压阀32、气体处理装置90、第一泄压装置50和第二泄压装置60最终排放至防爆电池电源的外部。

其中，当电池模组30热失控过程中释放的气体被气体处理装置90完全处理时，本申请实施例可以不需要通过第一泄压装置50和第二泄压装置60进行泄压。

在本申请实施例中，第一泄压装置50和第二泄压装置60可为由一个或多个单向阀和/或阻火器组成的阀组。

在一些实施例中，如图4所示，防爆电池电源1还包括浇封结构，其中浇封结构包括第一浇封层11和第二浇封层12，第一浇封层11用于覆盖第一区域，第二浇封层12用于覆盖第二区域，其中，第二浇封层12的抗冲击强度小于泄压阀32打开时的抗冲击强度，以使泄压阀32打开时冲破第二浇封层。

需要说明的，由于电池中潜在的点火源为带电部件，即，电池模组30中的电极31，本申请通过第一浇封层11将电池模组30的第一区域进行覆盖，即，电池模组30中所有的电极31通过第一浇封层11与电池模组30外的气体隔离，从而有效防止电池模组30中的电极31产生电火花进而点燃周围环境中的爆炸性气体从而造成爆炸性危险事故。

而第二浇封层12对电池模组30中所有的泄压阀32进行保护，以防止泄压阀32受电池模组30外部破坏影响，进而影响电池模组30内部的压力环境，造成电池爆破，有效提高电池模组的可靠性。

同时，第二浇封层12和泄压阀32可由电池模组30内部产生的气体冲破，即，第二浇封层12和泄压阀32能够在电池模组30内部压力急剧增加时，破开，以将电池模组30内部的气体泄出至电池模组30外部，避免电池模组30内部气体持续增多，引发爆炸。

可选的，为了进一步对电池模组30中的电极31进行隔离，可使第二浇封层12覆盖第一区域。

其中，第二浇封层12的抗冲击强度小于第一浇封层11的抗冲击强度，使得第二浇封层12能够较容易被电池模组30内部的气体冲破，以实现气体泄放的目的。

在一些实施例中，防爆电池电源1还包括第三浇封层13，其中，第三浇封层13覆盖第二浇封层12。

其中，第三浇封层13在泄压阀32处具有第二开口，第二开口对应泄压阀32，以使泄压阀32可以经第二开口排气，第三浇封层13的抗冲击强度大于第一浇封层11的抗冲击强度，第一浇封层11、第二浇封层12和第三浇封层13为硅胶或环氧树脂。

也就是说，本申请通过在第二浇封层12的外侧设置第三浇封层13，能够在泄压阀32打开时，有效限制对第二浇封层12的破坏程度，即，使破坏部分能够被最大程度上限制在泄压阀处，有效降低对第一浇封层11的破坏影响，提高了浇封保护的可靠性。

进一步地，第一浇封层11、第二浇封层12和第三浇封层13填充满在电池模组30和第一箱体10的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述隔爆箱体本体紧密贴合和固定电池模组30，防止电池模组在防爆电池电源1被移动时产生碰撞，造成电池模组30内部发生不必要的反应。

需要说明的是，本申请实施例的防爆电池电源1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。

进一步地，防爆电池电源1还包括第一压力传感器71和第二压力传感器72。

其中，第一压力传感器71设置在第一箱体10之中，第二压力传感器72设置在第二箱体30之中，第二压力传感器72的压力阈值小于第一压力传感器71的压力阈值。

具体地，由于第二压力传感器72的压力阈值小于第一压力传感器71的压力阈值，因此，使得气体通过第一泄压装置50进入到第二箱体20，受到第二箱体20的缓冲减压后的压力，仍然能够达到触发第二压力传感器72的压力阈值，提高压力检测的精确性，确保在箱体内部压力升高时，电源控制模组能及时切断防爆电池电源与外部电路之间的连接，在最大程度上降低防爆电池电源的爆炸隐患。

进一步地，覆盖电池模组30的浇封层和箱盖之间存在自由空间14，以为泄压阀32打开后的产生气体提供缓冲区域，避免造成隔爆箱体发生爆炸性事故等。

进一步地，防爆电池电源1还包括设置在第一箱体10之中的第一支撑件33，第一支撑件33用于支撑并固定电池模组30，设置在第二箱体20之中的第二支撑件41，第二支撑件41用于支撑并固定电源控制模组40。

综上所述，本申请通过气体处理装置可以有效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第一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，本申请通过第一浇封层和第二浇封层对电池模组的电极进行覆盖，有效实现对电极的隔离，避免电池模组电极与环境气体接触时因产生电火花发生起火事故，同时，本申请通过分别在第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体上设置泄压装置，形成二级泄放，以在电池发生热失控等故障导致泄压阀打开时通过逐级泄放有效降低电池模组气体排出产生的压力，防止破坏上一层级的壳体，更不会对外部环境造成爆炸性极端危害。

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发明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。

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。在本发明的描述中，“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。

Claims (10)

1.一种防爆电池电源，其特征在于，包括：

第一箱体和第二箱体，其中，所述第一箱体和/或第二箱体为隔爆箱体，所述隔爆箱体包括箱体本体和箱盖，所述箱盖通过螺栓与所述箱体本体相连；

设置在所述第一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；

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；以及

设置在所述第二箱体之中的电源控制模组。

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第一箱体内或设置在所述第一箱体的箱盖上。

3.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，当所述电池模组热失控过程中释放气体时，所述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：

设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间的第一泄压装置，用于将所述第一箱体之中的压力泄放至所述第二箱体；

设置在所述第二箱体侧壁的第二泄压装置，用于将所述第二箱体之中的压力泄放至外界。

5.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，还包括：

浇封结构，所述浇封结构包括第一浇封层和第二浇封层，所述第一浇封层用于覆盖所述第一区域，所述第二浇封层用于覆盖所述第二区域，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的抗冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层；

所述浇封结构和所述箱盖之间存在自由空间。

6.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，还包括：

设置在所述第一箱体之中的第一压力传感器；

设置在所述第二箱体之中的第二压力传感器，其中，所述第二压力传感器的压力阈值小于所述第一压力传感器的压力阈值。

7.如权利要求1所述的防爆电池电源，其特征在于，所述第二箱体上还设置有第一引线装置，所述第一引线装置用于使所述电池模组和所述电源控制模组电连接；

所述第二箱体上还设置有第二引线装置，所述第二引线装置用于使所述电源控制模组与外部电路电连接。

8.如权利要求5所述的防爆电池电源，其特征在于，所述第二浇封层还覆盖所述第一区域，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。

9.如权利要求8所述的防爆电池电源，其特征在于，还包括：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，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。

10.如权利要求9所述的防爆电池电源，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第一箱体的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述隔爆箱体本体紧密贴合和固定所述电池模组。

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