CN113629306A - 一种大容量电池的吸附结构 - Google Patents

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雷政军
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郑高锋
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Abstract

本申请公开了一种大容量电池的吸附结构，包括与电池连接的吸附腔，与所述吸附腔上端连接的单向泄压阀；其中，所述单向泄压阀通过第一连接管与吸附腔上端连接。本申请可实现对电池内产生的高温混合气体和高温液体的安全有效吸附处理，通过在电池壳体外部设置与泄爆口相连通的吸附腔，电池内的高温混合气体及高温液体通过打开的泄爆口进入吸附腔后，被过滤缓冲层和吸附层吸收高温液体及大部分的可燃气体和有毒气体，如甲烷，一氧化碳等，使其浓度大大降低，残余的气体已经不具备与氧气燃烧的能力，最后通过吸附腔末端的单向泄放阀安全排空。

Description

一种大容量电池的吸附结构
技术领域
本申请实施例属于电池技术领域，具体涉及一种大容量电池的吸附结构。
背景技术
锂电池其具有电压高、比能量大、充放寿命长等特点，被广泛应用于动力、储能等多个领域。锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，在存储或循环过程中，电解液会不可避免地与正极活性物质反应并产生气体。同时电池的过充、过放、短路、高温等其它使用不当的原因，使得电池内部会积聚大量的热量，有机类电解液被高温分解，产生大量气体，如：CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、H2等，电池内压便会急剧增加，导致电池壳体变形甚至破裂，大量高温液体和可燃气体与空气接触，导致电池着火，从而带来安全隐患。
当前，对于电池热失控时产生的高温液体及气体的处理方式多以吸附或气囊收集为主。例如专利CN 202308224U公开了一种锂电池安全吸收装置，通过外置于电池本体外与本体上安全阀连通的腔室，在腔室中填充吸收材料处理电池本体内的高温液体和气体，通过电池内部压力开启安全阀，以达到电池本体与外部腔室的连通。其所述的吸收材料可以是固态材料、粉态材料、液态材料、胶态材料、聚合泡沫。专利CN112421177A公开了一种带吸附剂层的电池箱，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。也有给电池加入循环冷却系统以控制电池的温升，抑制电池的热失控，但此方案设备集成度高，效果与并不突出且成本高昂。因而，如何降低电池热失控时的火灾危险，提高电池的安全性是迫切需要解决的问题。
发明内容
本申请可实现对电池内产生的高温混合气体和高温液体的安全有效吸附处理，通过在电池壳体外部设置与泄爆口相连通的吸附腔，电池内的高温混合气体及高温液体通过打开的泄爆口进入吸附腔后，被隔离层和吸附层吸收高温液体及大部分的可燃气体和有毒气体，如甲烷，一氧化碳等，使其浓度大大降低，残余的气体已经不具备与氧气燃烧的能力，最后通过吸附腔末端的单向泄放阀安全排空。
为了解决实现上述技术效果，本申请的采用的技术方案如下：
本申请提一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，包括与电池连接的吸附腔，与所述吸附腔上端连接的单向泄压阀；其中，所述单向泄压阀通过第一连接管与吸附腔上端连接。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述吸附腔内设有缓冲室，和设置在所述缓冲室上方的多层吸附结构；其中，所述缓冲室下端通过第二连接管与电池的泄爆口连接。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述多层吸附结构包括吸附层，设置在吸附层两侧的过滤缓冲层，设置在所述过滤缓冲层外侧的金属网。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述吸附层包括无机材料和有机材料；其中，所述无机材料和有机材料混合设置，或，所述无机材料和有机材料分层设置。所述的无机材料为活性炭、氧化钛、石墨、氧化铝、粘土矿物、硅酸盐、磷酸盐、沸石、氧化镁、二氧化硅、多孔玻璃中的一种或多种。所述有机材料为丙烯酸树脂、醋酸纤维素、聚乙烯亚胺、二乙酰亚胺、羧酸钠、硫脲、苯酚钠、联苯二胺中的一种或多种。所述吸附层的厚度不小于20毫米。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述过滤缓冲层为玻璃纤维棉和活性炭棉双层设置。所述过滤缓冲层的厚度不小于5毫米。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述缓冲室为喇叭状。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述缓冲室和多层缓冲结构之间设有环状支撑部。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述单向泄压阀的开阀压力设置在0.7～1.0MPa之间。
相比现有技术，本专利的吸附结构设有缓冲室，可减缓高压混合气体和高温液体的释放速度，同时，缓冲腔上部设有过滤缓冲层，过滤缓冲层为玻璃纤维棉或活性炭棉，玻璃纤维棉具有一定的隔热效果，活性炭棉可以吸收释放的高温液体，同时过滤缓冲层还能阻隔固体杂质，延缓混合气体的喷放速度，增加其在吸附层中的接触时间，提高吸附材料对混合气体的吸附效率。
本专利提供的无机有机混合吸附材料可对电池释放出来的混合气体中的一氧化碳、二氧化碳、甲烷等进行有效吸附，通过有机无机材料的协同吸附效应，残余的气体不会被高温点燃，可安全排放，降低了锂电池热失控时起火的风险。
本申请的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的整体结构示意图。
图2为本申请实施例的吸附腔结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
下面结合附图及具体的实施例对本申请实施例的技术方案进行详细的说明。
如图1、2所示，本申请提供一种大容量电池的吸附结构，包括与电池(电池未完全画出，仅画出带有泄爆口的盖板)4连接的吸附腔2，与所述吸附腔2上端连接的单向泄压阀1；其中，所述单向泄压阀1通过第一连接管11与吸附腔2上端连接。
如图2所示，在本申请提供的实施例中，所述吸附腔2内设有缓冲室21，和设置在所述缓冲室21上方的多层吸附结构；其中，所述缓冲室21下端通过第二连接管3与电池4的泄爆口5连接。
优选的，缓冲室21的连接管3与电池泄爆口5、单向泄压阀1的连接管11与吸附腔2均是采用焊接或者螺纹连接的；
优选的，所述吸附腔2的材质为不锈钢或铝。
进一步地，所述多层吸附结构包括吸附层25，设置在吸附层25两侧的过滤缓冲层24，设置在所述过滤缓冲层24外侧的金属网23。
进一步地，所述吸附层25包括无机材料和有机材料；其中，所述无机材料和有机材料混合设置，或，所述无机材料和有机材料分层设置。
在本申请提供的实施例中，所述的无机材料为活性炭、氧化钛、石墨、氧化铝、粘土矿物、硅酸盐、磷酸盐、沸石、氧化镁、二氧化硅、多孔玻璃中的一种或多种。
在本申请提供的实施例中，所述有机材料为丙烯酸树脂、醋酸纤维素、聚乙烯亚胺、二乙酰亚胺、羧酸钠、硫脲、苯酚钠、联苯二胺中的一种或多种。
优选的，在本申请提供的实施例中，所述吸附层25的厚度不小于20毫米，这样可以保证高温混合气体能够在吸附层中停留一定时间，保证吸附层对高温混合气体中可燃、有毒有害物质进行充分的吸附。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述过滤缓冲层24为玻璃纤维棉和活性炭棉双层设置。
需要指出的是，过滤缓冲层24的存在可以阻隔电池内部的固体杂质，吸附高温液体，同时对高温混合气体的速度起到削弱作用，可延缓高温混合气体在吸附层中的接触时间，进一步地提高气体的吸附效率。
优选的，所述过滤缓冲层24的厚度不小于5毫米，可以对有效的阻隔电池内部的固体杂质，吸附高温液体，同时对高温混合气体的速度进行削弱。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述金属网23为与电解液不反应的不锈钢或铝，由附图2可以看出，金属网23分别设于缓冲室的上部和吸附腔的顶部，下方的金属网片起到承托多层吸附结构的作用，上部的金属网片用来隔离吸附材料，防止其进入单向泄放阀。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述缓冲室21为喇叭状，可初步减缓高温混合气体和高温液体的释放速度。
进一步地，在本申请提供的实施例中，所述缓冲室21和多层缓冲结构之间设有环状支撑部22，用于支撑多层吸附结构。
进一步地，所述单向泄压阀1的开阀压力设置在0.7～1.0MPa之间，技术人员也可以根据实际情况选择不同的开阀压力。
尽管本申请的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本申请的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (12)

1.一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，包括与电池连接的吸附腔，与所述吸附腔上端连接的单向泄压阀；
其中，所述单向泄压阀通过第一连接管与吸附腔上端连接。
2.如权利要求1所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述吸附腔内设有缓冲室，和设置在所述缓冲室上方的多层吸附结构；
其中，所述缓冲室下端通过第二连接管与电池的泄爆口连接。
3.如权利要求2所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述多层吸附结构包括吸附层，设置在吸附层两侧的过滤缓冲层，设置在所述过滤缓冲层外侧的金属网。
4.如权利要求3所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述吸附层包括无机材料和有机材料；
其中，所述无机材料和有机材料混合设置，或，所述无机材料和有机材料分层设置。
5.如权利要求4所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述的无机材料为活性炭、氧化钛、石墨、氧化铝、粘土矿物、硅酸盐、磷酸盐、沸石、氧化镁、二氧化硅、多孔玻璃中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述有机材料为丙烯酸树脂、醋酸纤维素、聚乙烯亚胺、二乙酰亚胺、羧酸钠、硫脲、苯酚钠、联苯二胺中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述吸附层的厚度不小于20毫米。
8.如权利要求3所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述过滤缓冲层为玻璃纤维棉和活性炭棉双层设置。
9.如权利要求8所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述过滤缓冲层的厚度不小于5毫米。
10.如权利要求2所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述缓冲室为喇叭状。
11.如权利要求2所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述缓冲室和多层缓冲结构之间设有环状支撑部。
12.如权利要求1所述的一种大容量电池的吸附结构，其特征在于，所述单向泄压阀的开阀压力设置在0.7～1.0MPa之间。
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CN114712985A (zh) * 2022-04-21 2022-07-08 南京大学环境规划设计研究院集团股份公司 一种双层活性炭废气净化装置
WO2023011399A1 (zh) * 2021-08-02 2023-02-09 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 一种电池安全装置及集中式储能设备安全处理系统
FR3138972A1 (fr) * 2022-08-19 2024-02-23 Psa Automobiles Sa Batterie de stockage d’energie comportant un event muni d’un filtre a charbon actif

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