CN112670642B - 一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法 - Google Patents

一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，属于矿用锂电池技术领域。技术方案是：当电池组（10）燃烧和爆炸时，电池组被封闭在充满惰性气体（9）内，处于隔绝氧气状态，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度；密封液体在封闭惰性气体泄漏的同时，对电池组燃烧和爆炸形成的火焰进行降温。本发明的有益效果是：保证煤矿井下安全应用，锂电池着火和爆炸时利用惰性气体隔绝氧气，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度，密封液体和阻火器（阻火栅）对电池燃烧火焰降温熄火，不引起和诱发外部爆炸物爆炸，满足矿用隔爆设备特殊要求，对大容量锂电池锂在煤矿井下和具有爆炸场所应用具有重大意义。

Description

一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法
技术领域
本发明涉及一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，属于防爆锂电池技术领域。
背景技术
锂电池在使用过程中，特别是在过充、过放、挤压和穿刺时很容易产生热失控现象，造成锂电池剧烈爆炸和燃烧，制约了锂电池应用范围。在电动车行业中，为了防止锂电池着火和爆炸，公安部明文要求锂电池电动车严禁在屋里和楼道充电。在锂电池电动汽车行业中，为了防止电池组箱体（外壳）爆炸伤人，电池组箱体（外壳）必须加装透气的防爆泄压阀，以防止箱内电子元器件损坏和箱体承压爆炸伤人。在具有爆炸性场所（如煤矿和化工场所）应用锂电池，为了防止锂电池燃烧和爆炸时，引起瓦斯爆炸，要求必须采用隔爆外壳防护。但是，在采用隔爆外壳防护时又带来以下问题：防爆外壳加大电源重量，减少了电源能重比，由于隔爆外壳内的电池组没有隔绝氧气，当锂电池组在过充过放等外部因素引起燃烧和爆炸时，电池组爆炸强度较大，除了对隔爆外壳造成损坏，还可能造成周围设备的损坏，引发安全事故，使锂电池优势得不到发挥，不能满足矿用隔爆设备特殊要求。
发明内容
本发明目的是提供一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，保证煤矿井下安全应用，锂电池着火和爆炸时利用惰性气体隔绝氧气，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度，密封液体和阻火器（阻火栅）对电池燃烧火焰降温熄火，不引起和诱发外部爆炸物爆炸，满足矿用隔爆设备特殊要求，解决已有技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，电池箱体内通过密封板分割成上下两个空间，下部空间为密闭空间，电池组放置在下部空间，下部空间内充满惰性气体；下部空间与上部空间之间通过气体导通管连通，气体导通管内设高压气体逆止阀；下部空间内设有液体密封管，液体密封管底端封闭，上端开口，内设密封液体，气体导通管的下端部进入液体密封管内，通过密封液体对气体导通管的下端进行封闭；当电池组在过充过放等外部因素引起燃烧和爆炸时，由于电池组被封闭在充满惰性气体内，处于隔绝氧气状态，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度；密封液体在封闭惰性气体泄漏的同时，可以对电池组燃烧和爆炸形成的火焰进行降温；当电池组燃烧和爆炸时，下部空间的压力突然增大，高压气体逆止阀立即打开，防止电池箱体承压，保护其不受损坏；高压气体逆止阀逆向截止，防止电池箱体外部有害气体进入，同时对密封液体进行封闭，保证惰性气体不外泄。
所述电池箱体的上部空间设有阻火器，阻止电池箱体内的火焰外溢。
所述电池组分别连接电源接线柱一和电源接线柱二，电源接线柱一和电源接线柱二设置在上部空间内。
所述密封板与电池箱体之间设有密封垫，保证下部空间的密封性能。
所述气体导通管、高压气体逆止阀、液体密封管和密封液体数量均为两个，分两组设置在电池箱体内，一组为高压气体逆止阀一、密封液体一、液体密封管一和气体导通管一；另一组为高压气体逆止阀二、气体导通管二、密封液体二和密封液体管二。
所述密封液体是任意的，包括水、防冻液等等。
所述电池箱体的上部空间为非密闭空间，顶部设有护盖。
所述电池组为磷酸铁锂电池。
所述电池箱体采用金属钢板或具有一定强度的塑料等制成。
本发明的有益效果是：保证煤矿井下安全应用，锂电池着火和爆炸时利用惰性气体隔绝氧气，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度，密封液体和阻火器（阻火栅）对电池燃烧火焰降温熄火，不引起和诱发外部爆炸物爆炸，满足矿用隔爆设备特殊要求，对大容量锂电池在煤矿井下和具有爆炸场所应用具有重大意义。
附图说明
图1为本发明实施例示意图；
图2为本发明实施例一阻火器示意图；
图3为本发明实施例二阻火器示意图；
图中：电池箱体1、护盖2、阻火器3、密封板4、电源接线柱一5、电源接线柱二6、高压气体逆止阀二7、高压气体逆止阀一8、惰性气体9、电池组10、密封液体一11、液体密封管一12、气体导通管一13、电源管理系统14、气体导通管二15、密封液体二16、密封液体管二17、密封垫18、阻火器框一3-1、阻火器网3-2、阻火器框二3-3、阻火器片3-4。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，电池箱体1内通过密封板4分割成上下两个空间，下部空间为密闭空间，电池组10放置在下部空间，下部空间内充满惰性气体9；下部空间与上部空间之间通过气体导通管连通，气体导通管内设高压气体逆止阀；下部空间内设有液体密封管，液体密封管底端封闭，上端开口，内设密封液体，气体导通管的下端部进入液体密封管内，通过密封液体对气体导通管的下端进行封闭；当电池组10在过充过放等外部因素引起燃烧和爆炸时，由于电池组被封闭在充满惰性气体9内，处于隔绝氧气状态，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度；密封液体在封闭惰性气体泄漏的同时，可以对电池组燃烧和爆炸形成的火焰进行降温；当电池组燃烧和爆炸时，下部空间的压力突然增大，高压气体逆止阀立即打开，防止电池箱体承压，保护其不受损坏；高压气体逆止阀逆向截止，防止电池箱体1外部有害气体进入，同时对密封液体进行封闭，保证惰性气体不外泄。
所述电池箱体1的上部空间设有阻火器3，阻止电池箱体内的火焰外溢。
所述电池组10分别连接电源接线柱一5和电源接线柱二6，电源接线柱一5和电源接线柱二6设置在上部空间内。
所述密封板4与电池箱体1之间设有密封垫18，保证下部空间的密封性能。
所述气体导通管、高压气体逆止阀、液体密封管和密封液体数量均为两个，分两组设置在电池箱体1内，一组为高压气体逆止阀一8、密封液体一11、液体密封管一12和气体导通管一13；另一组为高压气体逆止阀二7、气体导通管二15、密封液体二16和密封液体管二17。
所述密封液体是任意的，包括水、防冻液等等。
所述电池箱体1的上部空间为非密闭空间，顶部设有护盖2。
所述电池组为磷酸铁锂电池。
所述下部空间内设有公知公用的电源管理系统14。
所述上部空间内的阻火器可以选用如下结构：
实施例一，参照附图2，阻火器3为波纹阻火器，由阻火器框一3-1和多层阻火器网3-2构成，多层阻火器网3-2设置在阻火器框一3-1内，阻火器框一3-1固定在电池箱体1的侧壁上。
实施例二，参照附图3，阻火器3为防爆平板阻火器，由阻火器框二3-3和多块阻火器片3-4组成，多块阻火器片3-4在阻火器框二3-3内排列布置，阻火器框二3-3固定在电池箱体1的侧壁上。
电池箱体1采用金属钢板或具有一定强度的塑料等制成，由于电池箱体1设计内部不承压或微压，实现了外壳重量轻，增加电池组的能重比。
本发明的电池组10安装在由充满惰性气体密闭空间内，惰性气体9的作用是：当电池组10在过充过放等外部因素引起燃烧和爆炸时，电池组10处于隔绝氧气状态，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度。本发明采用密封液体进行密封，密封液体两种作用：一是封闭惰性气体泄漏，二是对电池组燃烧和爆炸形成的火焰进行降温，同时增加阻火器的灭火效果。本发明采用的高压气体逆止阀作用：一是当充满惰性气体9的下部空间形成压力时，立即打开，防止电池箱体承压，保护其不受损坏，二是高压气体逆止阀逆向截止，防止电池箱体1外部有害气体进入下部空间，损坏电池箱体。三是起到封闭密封液体的作用，保证惰性气体不外泄。

Claims (4)

1.一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，其特征在于：电池箱体（1）内通过密封板（4）分割成上下两个空间，下部空间为密闭空间，电池组（10）放置在下部空间，下部空间内充满惰性气体（9）；下部空间与上部空间之间通过气体导通管连通，气体导通管内设高压气体逆止阀；下部空间内设有液体密封管，液体密封管底端封闭，上端开口，内设密封液体，气体导通管的下端部进入液体密封管内，通过密封液体对气体导通管的下端进行封闭；当电池组（10）燃烧和爆炸时，电池组被封闭在充满惰性气体（9）内，处于隔绝氧气状态，减少、消灭或削弱电池组爆炸强度；密封液体在封闭惰性气体泄漏的同时，对电池组燃烧和爆炸形成的火焰进行降温；当电池组燃烧和爆炸时，下部空间的压力突然增大，高压气体逆止阀立即打开，防止电池箱体承压，保护其不受损坏；高压气体逆止阀逆向截止，防止电池箱体（1）外部有害气体进入，同时对密封液体进行封闭，保证惰性气体不外泄。
2.根据权利要求1所述的一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，其特征在于：所述电池箱体（1）的上部空间设有阻火器（3），阻止电池箱体内的火焰外溢。
3.根据权利要求1或2所述的一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，其特征在于：所述密封板（4）与电池箱体（1）之间设有密封垫（18），保证下部空间的密封性能。
4.根据权利要求1或2所述的一种防爆锂电池电源燃烧时惰性气体保护方法，其特征在于：所述气体导通管、高压气体逆止阀、液体密封管和密封液体数量均为两个，分两组设置在电池箱体（1）内，一组为高压气体逆止阀一（8）、密封液体一（11）、液体密封管一（12）和气体导通管一（13）；另一组为高压气体逆止阀二（7）、气体导通管二（15）、密封液体二（16）和密封液体管二（17）。
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