CN113690497A - 一种电池的安全维护方法以及电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池的安全维护方法以及利用该方法进行操作的电池系统。在电池的安全维护方法中，可包括实时监测模式和定期检测模式。通过实时监测模式，可以对电池进行实时安全维护，利用电池内部的气压和气压变化率快速判断响应，及时对电池进行泄压操作或电池故障情况下的安全处理操作。通过定期检测模式，可以定期检测电池内部的压力、压力变化率以及气体成分，以便进行电池的日常维护，在发生安全事故之前及时发现问题并进行处理。通过本发明的安全维护方法，既可以在电池运行过程中实时监测异常并快速做出响应，又可以在日常维护中定期检测可能会出现的安全隐患，从而实现整个电池系统的安全运行。

Description

一种电池的安全维护方法以及电池系统

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种电池的安全维护方法以及电池系统。

背景技术

电化学储能技术具有较高的灵活性，是储能技术领域的研究重点。但是，以锂离子电池为代表的电化学储能技术仍然存在显著的安全风险问题。

传统锂离子电池的安全维护通常是在电池内部热失控后直接导致安全阀冲爆，或者通过内部气压监控或气氛监控的方式利用控制装置开启泄压阀或控制阀进行泄压。针对电池内部短路引起的燃烧、爆炸等安全问题，通常是通过借助电池壳体外部的消防手段减小危害。在传统锂离子电池的安全维护中，对电池的正常电化学产气、内部热失控导致的电池故障没有区分对待，并且无法在电池早期内部热失控时及时防止单个电池内部的燃烧扩散至其他电池。

多孔电极电池是指电池采用多孔电极结构，多孔电极设有具有通孔的集流体以及多孔的电极活性导电材料层。多孔电极电池由于可实现超厚电极并且可通过电池的注排端口对多孔电极进行换液、补液等维护再生操作，因此具有广泛的应用前景。如何对多孔电极电池进行安全维护是目前急需解决的问题。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种电池的安全维护方法以及利用电池的安全维护方法进行操作的电池系统。在电池的安全维护方法中，可包括实时监测模式和定期检测模式。通过实时监测模式，可以对电池进行实时安全维护，利用电池内部的气压和气压变化率快速判断响应，及时对电池进行泄压操作或电池故障情况下的安全处理操作。通过定期检测模式，可以定期检测电池内部的压力以及气体成分，以便进行电池的日常维护，在发生安全事故之前及时发现问题并进行处理。通过本发明的安全维护方法，既可以在电池运行过程中实时监测异常并快速做出响应，又可以在日常维护中定期检测可能会出现的安全隐患，从而实现整个电池系统的安全运行。本发明的安全维护方法可适用于各种电池，尤其适用于多孔电极电池，多孔电极电池的多孔电极结构和注排端口相结合，可以有利于安全剂对多孔电极的渗透，从而可以更加有效地阻止电池的燃烧和爆炸。多孔电极电池包括锂浆料电池，因此，锂浆料电池适用于采用本发明的安全维护方法。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种电池的安全维护方法，电池设有与电池的内部连通的气体端口。安全维护方法包括实时监测模式，在实时监测模式中：设定预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值，预定实时监测气压第一阈值大于等于预定实时监测气压第二阈值，当电池内部的气压超过预定实时监测气压第一阈值时，使得电池内部的气体经由气体端口进入回收罐或点燃处理后排放；当电池内部的气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，通过控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。具体地讲，本发明通过气压和气压变化率进行电池的实时监测。当气压超过预先设定的预定实时监测气压第一阈值时，对电池进行放气，避免由于电池内部气压过大导致电池爆炸等安全事故的发生，从电池的气体端口排放的气体可以进入回收罐或者可以经过点燃处理后直接排放至大气。当气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，判定电池由于内部短路等原因引发电池故障，通过利用安全处理装置采取抽气、抽液、注入安全剂和断电等方法中的一种或几种迅速阻止故障的电池发生燃烧爆炸。如果电池运行时内部仅仅是气压缓慢上升、而气压变化率稳定不波动，则可认为电池内部的气压上升是由于电池内部正常电化学反应所生成的气体所导致，当气压达到预定实时监测气压第一阈值时，对电池进行排气操作即可保证电池接下来的正常运行。如果电池运行时内部气压上升的同时伴随着气压变化率的异常波动——例如迅速上升，则可认为该种气压上升非正常产气所导致，而是由于内部短路等电池内部异常状态导致，因此为了避免发生故障的电池引发更为严重的安全事故，需要即刻对发生故障的电池采取措施以防止电池的燃烧和爆炸。通过将电池内的不稳定易燃易爆气体排出、将可能发生燃烧的电解液排出、注入具有阻燃作用的安全剂、将发生故障的电池立刻断电等单个或组合操作，对发生故障的电池进行安全处理，更换电池或屏蔽故障电池后可保证系统接下来的正常运行。优选地，先将电池内部的液体和气体排出至回收罐，利用回收罐对气液进行分离，将分离后的液体进行无害处理后排放，将分离后的易燃废气经点燃处理后排放。随后对电池内部——即，电芯——注入低温安全剂，安全剂的温度例如小于等于10℃，从而可以通过低温安全剂更加快速地阻止电池燃烧。特别是对于多孔电极电池来讲，多孔电极可以更加有利于安全剂迅速注入电芯内部。优选地，预定实时监测气压第一阈值大于预定实时监测气压第二阈值，当气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，只要气压已经达到相对较小的预定实时监测气压第二阈值，安全处理装置就会对电池采用安全处理措施，从而可以更加可靠地确保系统的安全性。

在实时监测模式的一实施方式中，在电池的气体端口可设有压力开关或压力阀，在压力开关或压力阀上设置预定实时监测气压第一阈值、第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值。当电池内部气体的压力大于预定实时监测气压第一阈值时或者当电池内部的气体的压力大于预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率大于预定实时监测气压变化率阈值时压力开关或压力阀开启，电池内部的气体经由气体端口的压力开关或压力阀排出。也就是说，在气体端口的压力开关或压力阀上设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值。当电池内部的气压大于预定实时监测气压第一阈值时，压力开关自动开启，电池内部的气体经由气体端口排放到回收罐或经点燃处理后排放，当电池内部气压下降到预定值时，压力开关自动关闭；或者，当电池内部的气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，压力开关自动开启，电池内部的气体经由气体端口排放，同时压力开关的开启信号传送至控制装置，控制装置根据压力开关的开启信号启动安全处理装置，安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。

在实时监测模式的另一实施方式中，在电池的内部设有诸如压力传感器的压力检测装置，在电池的气体端口设有控制开关或控制阀，压力检测装置将实时监测的压力和压力变化率数据传输至控制装置。当控制装置监控到电池内部的气体的压力大于预定实时监测气压第一阈值时，通过控制装置开启控制开关或控制阀使得电池内部的气体经由气体端口的控制开关排出。当控制装置监控到电池内部的气体的压力大于预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率大于预定实时监测气压变化率阈值时，控制装置控制安全处理装置进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。也就是说，控制装置可以实时接收电池内部的压力传感器发出的压力和压力变化率信号，并与控制装置内设的预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值进行比较。当电池内部的气压大于预定实时监测气压第一阈值时，控制装置开启气体端口的控制开关或控制阀，电池内部的气体经由气体端口排放到回收罐或经点燃处理后排放，当电池内部气压下降到预定值时，控制装置关闭控制开关或控制阀；或者，当电池内部的气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，控制装置可以直接启动安全处理装置并且可以选择性地开启气体端口的控制开关或控制阀，安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。

安全维护方法还可包括定期检测模式，定期检测模式可确保系统在未出现安全事故之前定期排查安全隐患，从而做到早发现早处理。在定期检测模式中，可利用气体检测装置检测气体的气压P及气压变化率ΔP/Δt，也可利用气体检测装置检测待测气体的浓度，或者两种方式相结合。例如，在定期检测模式中：可以使得电池内部的气体经由气体端口通向用于检测气相的气相检测装置，经由气相检测装置检测电池内部气体的气相，当电池内部的所测气相中待测气体浓度大于等于预定安全阈值时，控制装置判定电池发生故障，通过控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。待测气体可包括诸如一氧化碳、甲烷、氢气等气体中的一种或多种。也就是说，利用气相检测装置对电池气体中的一种或多种待测气体的浓度进行检测，当待测气体的浓度超过预定安全阈值时，判定电池发生故障并进行安全处理。另外，在定期检测模式中：还可以设定预定定期检测气压阈值以及预定定期检测气压变化率阈值，使得电池内部的气体经由气体端口通向用于测量气压和气压变化率的气压检测装置，经由气压检测装置测量电池内部气体的气压以及气压变化率，当电池内部的气压超过预定定期检测气压阈值并且气压变化率超过预定定期检测气压变化率阈值时，控制装置判定电池发生故障，通过控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。预定定期检测气压阈值可以小于等于预定实时监测气压第二阈值，预定定期检测气压变化率阈值可以小于等于预定实时监测气压变化率阈值，从而可以在定期检测模式中更加尽早地发现安全隐患。气压检测装置测量的电池内部气体的气压以及气压变化率可通过显示屏实时显示。气压、气压变化率检测以及气相检测还可以相结合。例如，当气压和气压变化率超过一定阈值时，再进一步利用气相检测装置进行气相检测，从而确认电池是否发生故障。在定期检测模式中，当控制装置判定电池发生故障时，控制装置可控制例如声音报警装置或灯光报警装置等报警装置进行报警。

根据本发明还提供了一种利用上述电池安全维护方法进行操作的电池系统，电池系统包括：电池，该电池设有与电池的内部连通的气体端口以及一个或多个注排端口，在气体端口上设有阀门或开关；回收罐，该回收罐用于回收从电池中排出的流体；控制装置，该控制装置用于电池系统的信号接收以及发出控制指令；连接端口，该连接端口能够与气体端口对接，连接端口经由多向阀、第一管路和第一管路单向阀连接于回收罐，连接端口经由多向阀、第二管路、第二管路阀门连接于回收罐；气体检测装置，该气体检测装置设置于第二管路，用于检测第二管路中的气体。优选地，电池系统还包括安全处理装置，该安全处理装置设有装置对接端口，装置对接端口能够与电池的注排端口对接，安全处理装置包括用于抽取流体的抽吸部和/或用于注入流体的注入部。电池系统中可包括一个或多个电池，也就是说可以对电池系统中的多个电池同时进行安全维护。每个电池设有气体端口以及一个或多个注排端口，气体端口用于电池内部气体的排放，注排端口用于在安全处理期间从电池内抽吸流体(包括液体和气体)或者将诸如安全剂的流体注入电池中。连接端口可以实现与电池的气体端口的连接或断开，连接端口经由多向阀、第一管路和单向阀连接于回收罐或者经由气体燃烧装置通向大气并且经由多向阀、第二管路、第二管路阀门连接于回收罐，其中第一管路可用于电池的正常泄压，设置于第一管路上单向阀可以防止在电池排气过程中气体倒流入电池中，第二管路上通过设置气体检测装置可用于电池的定期检测。在实时监测模式中，通过多向阀使得第一管路与气体端口相连，当气体端口的开关或阀门打开时，电池内部的气体经由第一管路流入回收罐中或经燃烧处理后直接排放。在定期检测模式中，通过多向阀使得第二管路与气体端口相连，当气体端口的开关或阀门打开时，电池内部的气体进入第二管路中进行气体检测，检测后的气体可排放至回收罐中或经点燃处理后排放。回收罐可以仅用于回收电池内的气体，在回收罐上可设有压力表，当回收罐内的气体达到预定压力值时可更换回收罐或将回收罐内的气体进行排放。安全处理装置的对接端口可以与电池的注排端口连接或断开，安全处理装置的抽吸部例如可包括抽吸装置并且不设置另外单独的第二回收罐，抽吸部抽吸的气体和液体可同时排入回收罐，这样可以简化整个系统的结构。在安全处理装置的抽吸部中也可设置单独的第二回收罐，用以存储从电池中排出的气体和液体。优选地，在回收罐和/或第二回收罐中利用气液分离装置实现气液分离，将分离后的液体经处理后排放，经分离后的气体经点燃处理后排放。安全处理装置的注入部例如可包括泵送装置和安全剂储罐，用于将安全剂储罐中的安全剂泵送至电池中。注入部还可包括冷却装置，用以将注入电芯之前的安全剂进行冷却，使得安全剂注入电芯之前的温度小于等于10℃。安全剂可以为：二氧化碳、氮气、氩气、氦气、二氧化硫、七氟丙烷、十二氟-2-甲基-3-戊酮等中的一种或几种；或者，烷基磷酸酯类、芳香磷酸酯类、亚磷酸酯类、磷腈类、磷-卤有机化合物、磷酸三甲苯酯、甲基磷酸二甲酯、六甲基磷酰胺、四溴双酚、磷杂菲衍生物、氮磷烯添加剂和磷腈类化合物中的一种或几种；或者，水、硅油、干粉灭火剂、泡沫灭火剂或气溶胶灭火剂等。

电池的气体端口上的开关或阀门可以为控制开关或控制阀，在控制装置中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值以及预定实时监测气压变化率阈值，电池的内部的气压大于预定实时监测气压第一阈值、或者电池的内部的气压大于预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，控制装置开启控制开关或控制阀。或者，电池的气体端口上的开关或阀门可以为压力开关或压力阀，在压力开关或压力阀中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值以及预定实时监测气压变化率阈值，电池的内部的气压大于预定实时监测气压第一阈值、或者电池的内部的气压大于预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，压力开关或压力阀自动开启。换句话说，控制开关或控制阀可以通过控制装置的控制信号进行开启或关闭，压力开关或压力阀可以通过电池内部的压力和/或压力变化率自动开启和关闭。

设置在第二管路中的气体检测装置可以为压力检测装置，压力检测装置用于检测第二管路中气体的压力和压力变化率，并将检测结果发送至控制装置；或者，气体检测装置可以为气相检测装置，气相检测装置用于检测第二管路中气体的气相，并将检测结果发送至控制装置。具体地讲，在定期检测模式中，通过例如三通阀的多向阀使得电池内部的气体流入第二管路中，此时第二管路中的第二管路阀门关闭，使得第二管路中的气体压力、压力变化率或气相与电池内部的气体压力、压力变化率或气相保持一致，进而利用第二管路中的压力检测装置或气相检测装置对第二管路内气体——即，电池内气体——的压力、压力变化率或气相进行检测。当第二管路内的气压超过预定定期检测气压阈值并且气压变化率超过预定定期检测气压变化率阈值时或者当电池内部的所测气相中待测气体浓度大于等于预定安全阈值时安全处理装置进行安全处理，另外第二管路阀门可开启以便加速电池排气。当第二管路内的气压大于预先设定的预定定期检测气压、而气压变化率未超过预定定期检测气压变化率阈值时，第二管路阀门可开启从而对电池进行泄压。

电池系统还可设有显示屏以及一个或多个压力表，压力表可设置于第一管路中用于检测第一管路中的气压以及气压变化率和/或压力表可设置于第二管路中用于检测第二管路中的气压以及气压变化率，压力表检测到的数据传送至显示屏并通过显示屏实时显示。另外，在用于气体回收的回收罐中也可设有压力表。电池系统还可设有报警装置，当控制装置判定电池发生故障时，控制装置控制报警装置报警。

本发明的优势在于：

1)本发明的电池系统和安全维护方法能够有效区分正常产气与安全故障产气，并且针对不同的情况采用不同的处理方式；

2)本发明的电池系统和安全维护方法能够对安全隐患及时判断、及时发现、立刻采取安全处理措施，做到电池运行的实时安全可控；

3)本发明的电池系统具有常规排气、对异常进行报警和及时安全处理等多种功能，各功能采用了模块化、集成化设计，具有灵活的工作模式和较高的自动化程度，可以应用于不同的电池应用现场；

4)本发明的电池系统具有结构简单、响应快、成本低等优点。

附图说明

图1(a)和图1(b)为根据本发明的安全维护方法的实时监测模式的流程图；

图2为根据本发明的安全维护方法的定期检测模式的流程图；

图3为根据本发明一实施方式的电池系统的示意图；

图4为根据本发明另一实施方式的电池系统的示意图。

附图标记列表

1——电池

101——气体端口

102——压力开关

103——压力传感器

104——控制阀

105——注排端口

2——连接端口

3——回收罐

301——阀门

4——控制装置

5——气压检测装置

6——气压表

7——显示屏

8——三通阀

9——第一管路

10——单向阀

11——第二管路

12——第二管路阀门

15——气相检测装置

1601——装置对接端口

1602——抽吸装置

1603——第二回收罐

1604——泵送装置

1605——安全剂储罐

17——报警装置

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1(a)和图1(b)为根据本发明的安全维护方法的实时监测模式的流程图。在控制装置或压力阀中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值。其中，预定实时监测气压第一阈值针对的是电池内的正常泄压值，也就是说，当电池由于内部电化学反应产生的气体致使电池内部气压上升至泄压值时，通过气体端口的开关或阀门的开启使得内部过量气体排出，完成电池泄压。预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值针对的是电池由于内部短路等故障导致的电池内部气压和气压变化率异常波动的情况，电池热失控过程中会快速产生大量诸如一氧化碳、甲烷、氢气等气体，因此通过气压和气压变化率的例如急速上升可以判定电池发生故障，通过对发生故障的电池进行安全处理可以避免电池因剧烈热失控导致的燃烧或爆炸，从而有效遏止电池安全事故的发生。如图1(a)所示，当电池内的气压大于预定实时监测气压第一阈值时，通过控制装置开启电池气体端口的控制阀或者气体端口的压力阀自动开启，电池内的气体进入回收罐从而完成电池的正常泄压。如图1(b)所示，当电池内的气压大于预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，控制装置判定电池故障并启动安全处理装置，对发生故障的电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。优选地，气体端口的阀门打开，使得电池内的气体直接快速地进入回收罐从而避免气体的燃烧爆炸，另外优选地，控制装置启动报警装置发出警报。

图2为根据本发明的安全维护方法的定期检测模式的流程图。电池系统除了实时监测之外，还需定期进行检测，以便确保整个系统的正常运行，及时发现问题。在定期检测模式中，先将气体端口的阀门或开关打开，使得电池内的气体通向气体检测装置。当利用气压检测装置进行检测时，如果电池内的压力大于预定定期检测气压阈值并且气压变化率大于预定定期检测气压变化率阈值，则判定电池故障；当利用气相检测装置进行检测时，如果检测出出现了某种待测气相或者某种待测气相的浓度超过预定安全阈值，则判定电池故障；当利用气压检测装置和气相检测装置进行检测时，如果电池内的压力大于预定定期检测气压阈值并且气压变化率大于预定定期检测气压变化率阈值或者如果检测出出现了某种待测气相或者某种待测气相的浓度超过预定安全阈值，则判定电池故障；或者，当利用气压检测装置和气相检测装置进行检测时，先采用气压检测装置检测，如果电池内的压力大于预定定期检测气压阈值和/或气压变化率大于预定定期检测气压变化率阈值，则再进一步采用气相检测装置检测，最终通过气相检测装置的结果判定电池是否发生故障。如果检测结果无异常，则经过预定时间后关闭气体端口的开关或阀门。如果控制装置判定电池故障，则启动安全处理装置，对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电等安全处理。优选地，气体端口的阀门打开，使得电池内的气体直接快速地进入回收罐从而避免气体的燃烧爆炸，另外优选地，控制装置启动报警装置发出警报。

图3为根据本发明一实施方式的电池系统的示意图。在该实施方式中，电池系统包括一个或多个电池1(图中仅示出一个)、连接端口2、回收罐3、控制装置4、气压检测装置5、气压表6、显示屏7。电池的气体端口101与连接端口2对接，连接端口2经由三通阀8、第一管路9、单向阀10连接于回收罐3，并且连接端口2经由三通阀8、第二管路11、第二管路阀门12连接于回收罐3。在第二管路11中设置气压检测装置5和气压表6，气压表6的数值可以在显示屏7上实时显示。在电池的气体端口101处设置压力开关102，在压力开关102上设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值。回收罐3上也设有压力表2和阀门301，当回收罐3的压力表2显示回收罐内的压力达到预定值时回收罐的阀门301打开从而对回收罐3进行排气。控制装置4可以接收压力检测装置发送的信号，并且对阀门、报警装置等进行控制。

在电池系统的实时监测模式中，当电池内的气压大于预定实时监测气压第一阈值时，压力开关102自动开启，电池内的气体经由三通阀8、第一管路9进入回收罐3，电池泄压完成后，压力开关102自动关闭。当电池内的气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，压力开关102自动开启并将开关开启信号传送至控制装置4，电池内的气体经由三通阀8、第一管路9进入回收罐3从而完成电池的排气，控制装置4判定电池故障并启动报警装置17发出警报。在电池系统的定期检测模式中，控制装置4开启压力开关102，使得电池内的气体经由三通阀8进入第二管路11，此时第二管路阀门12关闭，确保第二管路11内的气体的气压、气压变化率和气相与电池内的气压、气压变化率和气相保持一致。第二管路上的气压表6通过显示屏7实时显示第二管路11内的气压，气压检测装置5对第二管路11中的气压和气压变化率进行检测。如果第二管路11中的气压和气压变化率未出现异常，则在一定时间后关闭电池的压力开关，开启第二管路阀门12将第二管路11中的气体排至回收罐3。如果第二管路11中的气压超过预定定期检测气压阈值并且气压变化率超过预定定期检测气压变化率阈值，则控制装置4开启第二管路阀门12，使得电池内部的气体进入回收罐3，从而防止由于电池内部气体燃烧爆炸引起的安全事故。同时，报警装置17报警。

图4为根据本发明另一实施方式的电池系统的示意图。在该实施方式中，电池系统包括一个或多个电池1(图中仅示出一个)、连接端口2、回收罐3、控制装置4、气压检测装置5、气相检测装置15、安全处理装置、气压表6、显示屏7、压力传感器103。电池的气体端口101与连接端口2对接，连接端口2经由三通阀8、第一管路9、单向阀10连接于回收罐3，并且连接端口2经由三通阀8、第二管路11、第二管路阀门12连接于回收罐3。在第二管路11中设置气压检测装置5、气相检测装置15和气压表6，气压表6的数值可以在显示屏7上实时显示。在电池的内部设置压力传感器103，压力传感器103可以将信号传送至控制装置4，在控制装置4中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值并且将压力传感器103传送的数据与阈值进行比较。回收罐3上也设有压力表2和阀门301，当回收罐的压力表2显示回收罐内的压力达到预定值时回收罐的阀门301打开从而对回收罐3进行排气。安全处理装置设有装置对接端口1601，装置对接端口1601与电池的注排端口105对接，安全处理装置还包括用于抽取流体的抽吸部以及用于注入流体的注入部，其中，抽吸部设有抽吸装置1602和第二回收罐1603，注入部设有泵送装置1604和安全剂储罐1605。控制装置4可以接收压力检测装置、气相检测装置发送的信号，并且对阀门、报警装置等进行控制。

在电池系统的实时监测模式中，电池内的压力传感器103将检测到的气压和气压变化率传送至控制装置4，当控制装置4通过比较得出电池内的气压大于预定实时监测气压第一阈值时，控制装置4开启气体端口的控制阀104，电池内的气体经由三通阀8、第一管路9进入回收罐3，电池泄压完成后，控制装置4关闭气体端口的控制阀104。当电池内的气压超过预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过预定实时监测气压变化率阈值时，控制装置4判定电池故障并启动报警装置17发出警报，同时控制装置4启动安全处理装置。安全处理装置的抽吸装置1602将电池内部的气体和液体抽吸至第二回收罐1603，安全处理装置的泵送装置1604将安全剂储罐1605中的安全剂泵送至发生故障的电池中。在电池系统的定期检测模式中，控制装置4开启气体端口的控制阀104，使得电池内的气体经由三通阀8进入第二管路11，此时第二管路阀门12关闭，确保第二管路11内的气体的气压、气压变化率和气相与电池内的气压、气压变化率和气相保持一致。第二管路上的气压表6通过显示屏7实时显示第二管路11内的气压，气压检测装置5对第二管路11中的气压和气压变化率进行检测，同时气相检测装置15对第二管路11中的气相进行检测。如果第二管路11中的气压和气压变化率未出现异常并且气相未出现异常，则在一定时间后关闭电池的控制开关，开启第二管路阀门12将第二管路11中的气体排至回收罐3。如果第二管路11中的气压超过预定定期检测气压阈值并且气压变化率超过预定定期检测气压变化率阈值或者如果第二管路11中的待测气体的浓度大于预定安全阈值，则控制装置4判定电池故障并启动报警装置发出警报，同时控制装置4启动安全处理装置。安全处理装置的抽吸装置1602将电池内部的气体和液体抽吸至第二回收罐1603，安全处理装置的泵送装置1604将安全剂储罐1605中的安全剂泵送至发生故障的电池中。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (15)

1.一种电池的安全维护方法，所述电池设有与电池的内部连通的气体端口，其特征在于，所述安全维护方法包括实时监测模式，在所述实时监测模式中：设定预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值，所述预定实时监测气压第一阈值大于等于预定实时监测气压第二阈值，当电池内部的气压超过所述预定实时监测气压第一阈值时，使得电池内部的气体经由气体端口进入回收罐或经点燃处理后排放；当电池内部的气压超过所述预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过所述预定实时监测气压变化率阈值时，通过控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电的安全处理。

2.根据权利要求1所述的电池的安全维护方法，其中，所述安全维护方法还包括定期检测模式，在所述定期检测模式中：设定预定定期检测气压阈值以及预定定期检测气压变化率阈值，使得电池内部的气体经由气体端口通向用于测量气压和气压变化率的气压检测装置，经由所述气压检测装置测量电池内部气体的气压以及气压变化率，当电池内部的气压超过所述预定定期检测气压阈值并且气压变化率超过所述预定定期检测气压变化率阈值时，所述控制装置判定所述电池发生故障，通过所述控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电的安全处理。

3.根据权利要求1所述的电池的安全维护方法，其中，所述安全维护方法还包括定期检测模式，在所述定期检测模式中：使得电池内部的气体经由气体端口通向用于检测气相的气相检测装置，经由所述气相检测装置检测电池内部气体的气相，当电池内部的所测气相中待测气体浓度大于等于预定安全阈值时，所述控制装置判定所述电池发生故障，通过所述控制装置开启安全处理装置对电池进行抽气、抽液、注入安全剂或断电的安全处理。

4.根据权利要求1所述的电池的安全维护方法，其中，在所述实时监测模式中，在电池的气体端口设有压力开关或压力阀，在所述压力开关或压力阀上设置所述预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值和预定实时监测气压变化率阈值，当电池内部的气体的压力大于所述预定实时监测气压第一阈值时，所述压力开关或压力阀开启，电池内部的气体经由气体端口的所述压力开关或压力阀排出；当电池内部的气体的压力大于所述预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过所述预定实时监测气压变化率阈值时，所述压力开关或压力阀自动开启并将开启信号传送至所述控制装置，所述控制装置在接收到所述压力开关或压力阀的开启信号后控制安全处理装置进行抽气、抽液、注入安全剂或断电。

5.根据权利要求1所述的电池的安全维护方法，其中，在所述实时监测模式中，在电池的内部设有压力检测装置，在电池的气体端口设有控制开关或控制阀，所述压力检测装置将实时监测的压力和压力变化率数据传输至所述控制装置，当所述控制装置监控到电池内部的气体的压力大于所述预定实时监测气压第一阈值时，通过所述控制装置开启所述控制开关或控制阀使得电池内部的气体经由气体端口的控制开关或控制阀排出；当所述控制装置监控到电池内部的气体的压力大于所述预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过所述预定实时监测气压变化率阈值时，所述控制装置控制安全处理装置进行抽气、抽液、注入安全剂或断电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池的安全维护方法，其中，所述安全剂在进入电芯之前进行冷却，所述安全剂的温度冷却至小于等于10℃。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池的安全维护方法，其中，所述安全处理装置对电池抽吸的气体和液体排放至所述回收罐，利用所述回收罐的气液分离装置对气体和液体进行分离，将分离后的液体进行无害处理后排放，将分离后的气体经点燃处理后排放。

8.根据权利要求1所述的电池的安全维护方法，其中，当所述控制装置判定所述电池发生故障时所述控制装置控制报警装置报警。

9.一种利用如权利要求1至8中任一项所述的电池的安全维护方法进行操作的电池系统，其特征在于，所述电池系统包括：电池，所述电池设有与电池的内部连通的气体端口以及一个或多个注排端口，在所述气体端口上设有开关或阀门；回收罐，所述回收罐用于回收从电池中排出的流体；控制装置，所述控制装置用于电池系统的信号接收以及发出控制指令；连接端口，所述连接端口能够与所述气体端口对接，所述连接端口经由多向阀、第一管路和第一管路单向阀连接于所述回收罐，所述连接端口经由所述多向阀、第二管路、第二管路阀门连接于所述回收罐；气体检测装置，所述气体检测装置设置于所述第二管路，用于检测所述第二管路中的气体；安全处理装置，所述安全处理装置设有装置对接端口，所述装置对接端口能够与所述注排端口对接，所述安全处理装置包括用于抽取流体的抽吸部和/或用于注入流体的注入部。

10.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述气体端口上的开关或阀门为控制开关或控制阀，所述控制装置中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值以及预定实时监测气压变化率阈值，所述电池的内部的气压大于所述预定实时监测气压第一阈值或者所述电池的内部的气压大于所述预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过所述预定实时监测气压变化率阈值时，所述控制装置开启所述控制开关或控制阀。

11.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述气体端口上的开关或阀门为压力开关或压力阀，所述压力开关或压力阀中设置预定实时监测气压第一阈值、预定实时监测气压第二阈值以及预定实时监测气压变化率阈值，所述电池的内部的气压大于所述预定实时监测气压第一阈值或者所述电池的内部的气压大于所述预定实时监测气压第二阈值并且气压变化率超过所述预定实时监测气压变化率阈值时，所述压力开关或压力阀自动开启。

12.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述气体检测装置为压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述第二管路中气体的压力和压力变化率，并将检测结果发送至所述控制装置；或者，所述气体检测装置为气相检测装置，所述气相检测装置用于检测所述第二管路中气体的气相，并将检测结果发送至所述控制装置。

13.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述回收罐设有气液分离装置，通过所述气液分离装置对所述回收罐中的气液进行分离。

14.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述安全处理装置的抽吸部包括第二回收罐，所述第二回收罐设有气液分离装置，通过所述气液分离装置对所述第二回收罐中的气液进行分离。

15.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述安全处理装置的注入部包括冷却装置，所述冷却装置将注入电芯之前的安全剂冷却至小于等于10℃。

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