CN113302789B - 用于原电池的安全容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于原电池(100)的安全容器(1)，所述安全容器包括外部容器(10)和至少一个内部容器(20)，其中，所述内部容器(20)形成用于原电池(100)的运输空间，其中，在内部容器(20)与外部容器(10)之间形成空腔(30)，其中，所述内部容器(20)和在内部容器(20)与外部容器(10)之间的空腔(30)配设有惰性填料(31、32)，其中，所述空腔(30)相对于内部容器(20)气密地设计，并且相对于安全容器(1)的外部环境(50)气密地设计，其中，内部容器(20)经由至少一个管道(23)穿过空腔(30)与外部环境(50)连通，其中，在管道(23)的外端部上布置有压力阀(24)和/或连接到排气设备上的接头(61)。

Description

用于原电池的安全容器
本发明涉及一种用于原电池(galvanische Zelle，或者说伽伐尼电池)的安全容器。
当前，在本发明的范围内，原电池被理解为用于自发地将化学能转化为电能的装置，所述装置被划分为三组：
a)一次电池，也俗称干电池。其特点是，电池能被充电并且只能被放电一次。该放电是不可逆的，并且一次电池不再能够被充电。
b)二次电池，也俗称蓄电池。在放电之后，以相对于放电相反的电流方向能再重新给二次电池充电。在本发明的范围内，尤其考虑基于锂离子的电池。
c)燃料电池，也称为三次电池。在这些原电池中，从外部连续地提供化学能量载体。这能够实现连续的并且原则上在时间上不受限的工作。
从DE 10 2014 110 654 A1中已知按本发明类型的安全容器，其用于运输电池。在此，内部容器具有间隔垫片，以保持与外部容器的底部和内侧的距离，其中，在该内部容器中布置有至少一个容纳容器，用于容纳至少一个原电池，其中，空的间隙填充有只由惰性的、不传导的和不可燃的以及有吸附力的中空玻璃颗粒制成的防火剂。外部容器优选具有至少一个安全阀，以防止过压。此外，外部容器的内侧上的安全阀可以通过编织网、泡沫等被保护以防止中空玻璃颗粒进入。内部容器和外部容器以透气的方式连通。
从DE 10 2013 222 269 A1中已知一种用于电化学储能单元的容纳装置，其包括形状稳定的第一容器，所述第一容器具有定义用于容纳储能单元的封闭的但可选择性进入的第一内部空间的壁，容纳装置包括第一绝缘器件，所述第一绝缘器件不可燃并且布置在形成于储能单元与第一容器的壁之间的第一中间空间中，使得它们包围储能单元。此外，容纳装置还具有形状稳定的第二容器，所述第二容器带有定义封闭的但可选择性进入的第二内部空间的壁，在第二内部空间中容纳有第一容器。在第一容器和第二容器之间布置有第二绝缘器件，该第二绝缘器件包围该第一容器。此外设有气体逸出抑制器件，其阻止废气从储能单元逸出。第一容器的壁设计成是透气的。气体逸出抑制器件具有塑料壳和基于封闭液体的虹吸装置，该虹吸装置具有废气入口，该废气入口穿过塑料壳与第二中间空间流体连接。最后，设有废气处理系统。
从DE 10 2014 200 879 A1和DE 10 2013 113 880 A1已知其它运输容器。
本发明所要解决的技术问题是，改善用于原电池的安全容器。
该技术问题的解决方案通过具有权利要求1的特征的安全容器获得。其它的有利设计方案由各从属权利要求获得。
为此，用于原电池的安全容器包括外部容器和至少一个内部容器，其中，内部容器形成用于原电池的容纳空间。内部容器和外部容器这样地彼此定向，使得在它们之间形成空腔。在此，内部容器和在内部容器与外部容器之间的空腔均配设有惰性填料。在此，可以使用相同的填料，但也可以使用不同的填料。此外，填料优选不可燃烧并且不导电。空腔在此相对于内部容器气密地设计，并且相对于安全容器的外部环境气密地设计，其中，内部容器经由至少一个管道穿过空腔与外部环境连通(或者说相连)，其中，在管道的外端部上布置有压力阀和/或连接到排气设备上的接头。因此，可以消除内部容器中的过压，而不会有氧气从外部进入。通过空腔相对于内部空间的气密的设计防止可能在内部空间产生的气体进入空腔并且流到外部容器的内侧上，这可能导致外部容器的不期望的升温。因此，带有填料的空腔的主要任务是热隔离或热屏蔽。此外，外部容器的内侧以及内部容器的外侧也不受任何物质的化学侵蚀。在此，优选根据内部容器的尺寸来选择管道的数量。
借助按本发明的安全容器，可以无危险地运输、存储或运行原电池。安全容器既可以在建筑物中使用，也可以在室外使用，并且既可以固定地也可以移动地使用。尤其是当在建筑物中应用的情况下，管道的外端部连接到有源的或无源的排气设备上，以便由此保护室内空气。
在一个实施形式中，外部容器和内部容器由钢、尤其是精炼钢(或者说优质钢)制成。
在另一个实施形式中，外部容器和内部容器具有共同的可拆卸的盖子，该盖子优选是能够螺纹连接的。以此简化了将原电池装入安全容器的过程和从安全容器卸下的过程。进一步优选，盖子设计成双壁的，其中，进一步优选在盖子的这两个壁之间具有填料。
在另一个实施形式中，内部容器的部分固定地与外部容器相连。在由钢制成的实施形式中，它们优选焊接。除了共同的盖子之外，内部容器和外部容器的优选所有部分都固定连接。这简化了空腔的气密设计并且确保了更高的稳定性。
在另一个实施形式中，填料设计为硅酸盐，优选设计为膨胀玻璃或玻璃棉或岩棉。膨胀玻璃优选设计为松散的中空玻璃颗粒并且进一步优选具有在0.1mm和10mm之间、进一步优选在0.1mm和5mm之间的平均直径。填料优选具有大于900℃、进一步优选大于1000℃的熔点。
在另一个实施形式中，在管道的内端部上设有防止填料进入管道的器件。所述器件可以例如设计为毛毡或过滤器。毛毡或滤网优选由耐高温的材料制成，该材料具有在填料范围内的熔点。优选使用塑料或金属作为用于滤网的材料。为了保护滤网，还可以设有防踩保护装置(Trittschutz)，以保护滤网免受损坏。
在另一个实施形式中，在内部容器的外侧和内部容器的内侧之间的空腔的宽度在整周(或者说完整的一周)上至少为0.1m，进一步优选至少为0.2m。
如果要电运行所述安全容器中的原电池，则外部容器和内部容器分别具有用于负载电缆和/或数据线路的气密的套管。在此，电池可以设计为例如电池模块或电池单元，它们分别还具有自己的壳体。如果电气负载不是也布置在安全容器中，则负载电缆必须从电池极气密地向外导引穿过安全容器。这同样也适用于数据线路，以便将例如电池的电压和/或温度传感器的数据向外传输或者将控制指令传输至安全容器内部的控制单元。在此，负载电缆和数据电缆导引穿过共同的套管的实施形式是可行的。这在负载电缆上的电流不是很大时是优选的。而如果负载电缆上的电流例如大于1A，则优选负载电缆和数据电缆分开地导引，使得数据电缆不受充电电缆的磁场干扰。
在另一个实施形式中，外部容器和内部容器分别具有用于冷却剂管路的气密的套管。在此，冷却剂管路可以输送例如气体或液体。在此，冷却可以局限于内部容器的空间。但冷却管路也可以连接到电池模块或电池单元的内部的冷却装置上。
下面根据优选的实施例进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出不带盖子的安全容器的示意性俯视图，
图2示出示意性侧视图，
图3示出盖子和侧壁之间的连接的示意性细节图，并且
图4示出不带盖子的安全容器的第二实施形式的示意性俯视图。
在图1中示出用于运输原电池100的安全容器1的示意性俯视图。安全容器1具有外部容器10，该外部容器具有四个侧壁11和底部12(参见图2)。安全容器1还具有内部容器20，该内部容器具有四个侧壁21和底部22(参见图2)。在内部容器20中布置有原电池100。在内部容器20和外部容器10之间形成空腔30。该空腔30填充有惰性填料31，该惰性填料进一步优选是不可燃烧的并且不导电。填料优选是膨胀玻璃，尤其是松散的中空玻璃颗粒。内部容器20同样填充有惰性填料32，因此该惰性填料32覆盖原电池100。空腔30相对于内部容器20气密地设计，并且相对于安全容器1的外部环境50气密地设计。内部容器20通过多个管道23穿过空腔30与外部环境50连通，其中，在管道23的外端部上布置有压力阀24。管道23例如是DN50-管道。在管道23的内端部上分别布置有滤网25和防踩保护装置26。外部容器10和内部容器20优选由精炼钢制成并且固定地相互连接，优选焊接。在内部容器20的外侧27与外部容器10的内侧13之间的空腔30的宽度B优选至少为0.1m，进一步优选为0.2m。
内部容器20和外部容器10通过共同的盖子40向上封闭(参见图2)。在外部容器10的底部12上布置有支脚14，所述支脚优选形成用于叉车的插入槽。盖子40设计为双壁的并且具有外侧41和内侧42，在所述外侧和内侧之间形成空腔43，该空腔填充有惰性填料44。对于填料31、32和44优选使用相同的材料，但这不是强制性的。
盖子40与外部容器10螺纹连接。为此，侧壁11具有突出部15，其中，在盖子40和突出部15之间布置有第一密封装置45。内部容器20的侧壁21同样具有突出部28，在该突出部上置放有第二密封装置46，其中，对置地在盖子40中布置有第三密封装置47。然后借助螺钉48和螺母49将盖子40在多个部位上螺纹连接，使得盖子40将密封装置45-47压合。由此，空腔30气密地相对外部环境50以及相对内部容器20被密封。代替在侧壁21上的两个密封装置46、47，也可以只使用一个唯一的密封装置。如果侧壁21足够宽，则可以省去突出部28。
在图4中示出了在原电池100电运行时使用的安全容器1的备选实施形式。为此，外部容器10和内部容器20分别具有用于负载电缆53的气密的套管51、52，所述负载电缆随即连接到原电池100的相应的接头(例如极端子)上。此外，外部容器10和内部容器20分别具有用于数据线路56的气密的套管54，55，所述数据线路例如通过相应的连接器57组合在一起并且能通过未示出的配合连接器与电池100的电子单元、如传感器和控制单元相连。此外，安全容器1在外部容器10和内部容器20中具有用于冷却剂管路60的气密的套管58、59，从而在运行期间可以冷却电池100。最后，安全容器1在压力阀24上具有用于排气设备的接头61，其中，为了清楚起见，只在左上方示出一个接头61。然后可以在接头61上固定软管或管道，以便排出在内部容器20中产生的气体。
因此，借助安全容器1可以运行具有多个电池100的电池单元，其中，通过安全容器1可以有效地防止在损坏情况下的火灾风险或有害物质逸出。因此，现在也可以在对防火要求特别高的位置使用更大的电池单元。
附图标记列表
1 安全容器
10 外部容器
11 侧壁
12 底部
13 内侧
14 支脚
15 突出部
20 内部容器
21 侧壁
22 底部
23 管道
24 压力阀
25 滤网
26 防踩保护装置
27 外侧
28 突出部
30 空腔
31 填料
32 填料
40 盖子
41 外侧
42 内侧
43 空腔
44 填料
45 密封装置
46 密封装置
47 密封装置
48 螺钉
49 螺母
50 外部环境
51 外部容器的气密的套管
52 内部容器的气密的套管
53 负载电缆
54 外部容器的气密的套管
55 内部容器的气密的套管
56 数据线路
57 连接器
58 外部容器的气密的套管
59 内部容器的气密的套管
60 冷却剂管路
61 接头
100 原电池
B 宽度

Claims (8)

1.一种用于原电池(100)的安全容器(1)，包括外部容器(10)和至少一个内部容器(20)，其中，所述外部容器具有底部和四个侧壁并且所述内部容器具有底部和四个侧壁，其中，所述内部容器(20)形成用于原电池(100)的容纳空间，其中，在内部容器(20)与外部容器(10)之间形成空腔(30)，其中，所述内部容器(20)和在内部容器(20)与外部容器(10)之间的空腔(30)配设有惰性的填料，其中，
所述空腔(30)相对于内部容器(20)气密地设计并且相对于安全容器(1)的外部环境(50)气密地设计，其中，内部容器(20)经由至少一个管道(23)穿过所述空腔(30)与外部环境(50)连通，其中，在管道(23)的外端部上布置有压力阀(24)和/或连接到排气设备上的接头(61)，其中，
所述内部容器(20)的部分固定地与外部容器(10)通过焊接相连，
其中，所述外部容器(10)和所述内部容器(20)通过共同的能拆卸的盖子(40)向上封闭。
2.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，所述外部容器(10)和所述内部容器(20)由钢制成。
3.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，所述盖子(40)设计为双壁的，其中，惰性填料(44)处于所述盖子的空腔中。
4.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，所述填料设计为硅酸盐。
5.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，在所述管道(23)的内端部上布置有滤网(25)。
6.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，在内部容器(20)的外侧(27)与外部容器(10)的内侧(13)之间的空腔(30)的宽度(B)在整周上至少为0.1m。
7.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，所述外部容器(10)和所述内部容器(20)分别具有用于负载电缆(53)和/或数据线路(56)的气密的套管。
8.按权利要求1所述的安全容器，其特征在于，所述外部容器(10)和所述内部容器(20)分别具有用于冷却剂管路(60)的气密的套管。
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