CN114976420A - 一种基于捕捉烟气的锂电池防火防爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池的防火防爆安全技术领域，提供了一种基于捕捉烟气的锂电池防火防爆装置，包括：防爆电池仓、阻火模块和气体收集模块；防爆电池仓用于容纳锂电池；气体收集模块通过烟气通道与防爆电池仓连通，用于收集锂电池热失控时产生的烟气；阻火模块设置于烟气通道中，用于消除所述烟气中的火焰并滤除所述烟气中的高温粒子；防爆电池仓、烟气通道以及气体收集模块共同构成一个密闭空间。本发明实现了对有毒可燃烟气的阻燃和收集，从而防止有毒可燃烟气扩散，避免爆炸燃烧事故和人员窒息中毒事故的发生。

Description

一种基于捕捉烟气的锂电池防火防爆装置

技术领域

本发明涉及锂电池的防火防爆安全技术领域，特别是涉及一种基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置。

背景技术

锂电池已经大量应用于国民生产与日常生活的各个领域，在给人们提供方便能源的同时，锂电池燃烧爆炸的安全问题也变得非常突出。近几年，国内外关于锂电池电器自燃的报道屡见不鲜，锂电池起火爆炸时产生的大量剧毒气体和可燃烟气，如：氟化氢、碳氢、一氧化碳、氢气等，与空气混合极易燃烧爆炸。即使不发生燃烧，在车船飞机等封闭空间里，散发的有毒烟气也易引起人员中毒。

为了防范锂电池燃烧爆炸，人们已经采取了如：在锂电池自身技术与质量上进行提高，对锂电池使用进行精细管理，限制锂电池热失控在电池、电池组、储能电池柜中的蔓延，对于锂电池热失控进行早期预警等技术手段。但由于锂电池使用量极大，已经成为每人的必需品，因此其火灾防范难度极大。为此，人们设计了各种防爆柜、防爆箱、防爆包，用于锂电池的充电、存储、转运安全。

目前，所有的锂电池防火防爆装置都仅考虑了冷却和灭火措施。然而，在冷却和灭火之外，锂电池起火爆炸时产生的大量剧毒气体和可燃烟气也会危害人们的生命安全。因此，目前技术由于忽略了有毒可燃烟气的危害常常会导致锂电池漏液、热失控等事故的扩大化，使有毒燃气扩散，引起爆炸燃烧和人员窒息中毒事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种滤除有毒可燃烟气中的火焰和高温粒子并将烟气收集的锂电池防火防爆装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，包括：防爆电池仓、阻火模块和气体收集模块；

所述防爆电池仓，用于容纳锂电池；

所述气体收集模块，通过烟气通道与所述防爆电池仓连通，用于收集锂电池热失控时产生的烟气；

所述阻火模块，设置于所述烟气通道中，用于消除所述烟气中的火焰并滤除所述烟气中的高温粒子；

所述防爆电池仓、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

可选的，所述气体收集模块包括气囊，所述气囊通过所述烟气通道与所述防爆电池仓连通。

可选的，所述阻火模块选用工业成品阻火器或耐高温阻燃多孔材料，如：多层耐高温阻燃丝网、耐高温阻燃透气织物、耐高温阻燃孔网板、耐高温阻燃丝绒、金属粉末烧结的多孔体等，以及它们的组合体，其中最优为多层耐高温阻燃丝网、耐高温阻燃透气织物、耐高温阻燃孔网板。常用的氯化钠等消焰剂更有利于消焰，在高温下分解出灭火气体的氢氧化铝等阻燃粉也有利于降温消焰，所以可以将它们与其他多孔体结合使用。

可选的，包括若干防爆电池仓和若干烟气通道，每一所述防爆电池仓通过与其对应的一烟气通道与所述气体收集模块连通，每一烟气通道中设置有一阻火模块。

可选的，包括若干防爆电池仓，将多个防爆电池仓通过一个共同的烟气通道连接到所述气体收集模块上，烟气通道中装有阻火模块。

可选的，还包括：单向爆破阀；

所述单向爆破阀，设置于所述防爆电池仓与所述阻火模块间的烟气通道中或所述阻火模块与所述气体收集模块间的烟气通道中，用于防止可燃烟气流入防爆电池仓。

可选的，所述单向爆破阀选用单向安全阀、金属爆破片或高聚物爆破片，从防止残片刺破气囊的角度，其中以阻燃橡胶爆破片为最佳。当所述单向爆破阀安装在所述防爆电池仓上或所述防爆电池仓与所述阻火模块间时，所述单向爆破阀选用抗高温阻燃材料制造。

可选的，在防爆电池仓中安装阻燃密封电插头，用于在其中给锂电池充电。

可选的，所述气体收集模块还包括：气囊存储仓；

所述气囊存储仓，用于容纳所述气囊，具有爆破门，在所述气囊被所述烟气撑起时，被气囊撑开。

可选的，所述爆破门通过魔术贴或磁吸扣固定于所述气囊存储仓的仓壁上。

可选的，还包括：外壳，所述外壳罩在所述防爆电池仓外部，所述外壳以耐高温阻燃气密材料制造，可选用：金属、耐高温阻燃聚合物、耐高温阻燃复合材料、气密的耐高温膜与织物等，以及它们的组合物。

本发明还提供了一种基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，包括：外袋、内袋、气囊、气囊存储袋和魔术贴；

所述外袋采用气密性耐高温膜材制造，所述内袋采用透气性耐高温阻燃织物或多层丝网，所述外袋和内袋共同作为防爆电池仓；在外袋上设开通气口，所述防爆电池仓通过所述通气口与所述气囊连通，所述气囊存储袋用于收放气囊，所述气囊存储袋上设置有翻型门，所述翻型门通过所述魔术贴粘接于气囊存储袋上，气囊膨胀时将所述翻型门撑开。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明实施例公开了基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，包括：防爆电池仓、阻火模块和气体收集模块；所述气体收集模块，通过烟气通道与所述防爆电池仓连通，所述烟气通道中设置有阻火模块，所述防爆电池仓、所述烟气通道以及所述气体收集模块共同构成一个密闭空间。本发明通过将锂电池置于以带有阻火模块和气体收集模块的密封防爆装置中，使锂电池产生的有毒可燃烟气通过阻火模块消除火焰、滤除高温粒子后被气体收集模块收集，实现了对有毒可燃烟气的阻燃和收集，有效防止了有毒可燃烟气的扩散，避免了爆炸燃烧事故和人员窒息中毒事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是实现本发明的单仓锂电池防爆储存柜。

图2是实现本发明的多仓锂电池防爆储存柜。

图3是实现本发明的单烟道多仓锂电池防爆储存柜。

图4是实现本发明的锂电池防爆箱。

图5是锂电池热失控时锂电池防爆箱气囊膨出的示意图。

图6是实现本发明的手提锂电池防爆袋。

图7是锂电池热失控时手提锂电池防爆袋气囊膨出的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种滤除有毒可燃烟气中的火焰和高温粒子并将烟气收集的锂电池防火防爆装置。

发明人发现，现有技术中的锂电池防火防爆装置都仅考虑了冷却和灭火措施，忽略了锂电池起火爆炸时产生的大量剧毒气体和可燃烟气也会危害人们的生命安全，进而导致了有毒燃气的扩散和爆炸燃烧以及人员窒息中毒事故。为解决这一问题，本发明实施例提供了以下技术方案。

实施例1：

本实施例提供了一种基于本发明的单仓锂电池防爆储存柜，参见附图1，该装置包括：外壳8、防爆电池仓1、阻火模块5和气体收集模块；

所述防爆电池仓1，设置有用双层钢板焊制成的高400mm、宽500mm的防爆电池仓密封门3，以硅胶条密封，用于容纳锂电池9；在所述防爆电池仓1中安装阻燃密封电插头，用于在其中给锂电池9充电；在所述防爆电池仓1上顶开设长300mm、宽100mm的开口，在开口上焊接300mm×200mm的拐脖管作为烟气通道，锂电池产生的有毒可燃烟气沿图1中箭头方向进入所述烟气通道；将防爆电池仓1按附图1安放在防爆柜中，柜高1000mm、宽600mm。

所述气体收集模块包括：气囊6和气囊存储仓2；所述气囊6，用硅胶薄膜制成，长1600mm、直径1000mm，可收集约1.2m³的气体，可以处理1.5kWh的锂电池9的释气量，通过烟气通道与所述防爆电池仓1连通，折叠放于气囊存储仓2；所述气囊存储仓2，高400mm、宽500mm、深400mm，具有爆破门4；所述爆破门4，为下翻型，通过磁吸扣固定于所述气囊存储仓2的仓壁上，在所述气囊6被所述烟气撑起时，被气囊6撑开；

所述阻火模块5，用不锈钢丝网和氢氧化铝粉粒组合制成，设置于所述烟气通道中，用于消除所述烟气中的火焰并滤除所述烟气中的高温粒子；

所述外壳8，高400mm、宽500mm、深400mm，用1mm钢板经冲压焊合制成，罩在所述防爆电池仓1外部；

所述防爆电池仓1、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

实施例2：

一种基于本发明的多仓锂电池防爆储存柜，参见附图2，包括：外壳8、防爆电池仓1、阻火模块5、单向爆破阀7和气体收集模块；

将5个防爆电池仓1按附图2叠放在防爆柜中，柜高1700mm、宽1100mm；所述防爆电池仓1，用于容纳锂电池9，设置有用双层钢板焊制成的高300mm、宽500mm的防爆电池仓密封门3，以硅胶条密封；每一防爆电池仓1侧壁正中开设有直径100mm的通气孔，在开口上焊接上200mm长的钢管作为烟气通道，每一防爆电池仓1通过与其对应的一烟气通道与所述气体收集模块连通，锂电池产生的有毒可燃烟气沿图2中箭头方向进入所述烟气通道；

在防爆电池仓1中安装阻燃密封电插头，用于在其中给锂电池9充电；

所述气体收集模块，包括气囊6和气囊存储仓2；所述气囊6，高1600mm、直径1300mm，用涂胶玻璃纤维耐火布制成，带5个连接口，各连接口分别通过各烟气通道与各自对应的防爆电池仓1连通，折叠放于气囊存储仓2，可收集约2m³的气体，可以处理2kWh的锂电池9的释气量；所述气囊存储仓2，宽450mm，用于容纳所述气囊6，具有爆破门4，所述爆破门4中间二分，在所述气囊6被所述烟气撑起时，被气囊6撑开。

所述阻火模块5，用不锈钢丝网制成，设置于每一烟气通道中，用于消除所述烟气中的火焰并滤除所述烟气中的高温粒子；

所述单向爆破阀7，为硅胶材质，设置于钢管外口中，用于防止气体收集模块内的烟气流入防爆电池仓1。所述爆破门4通过魔术贴或磁吸扣固定于所述气囊存储仓2的仓壁上。

所述外壳8，高300mm、宽500mm、深400mm，用1mm钢板经冲压焊合制成，罩在所述防爆电池仓1外部；

所述防爆电池仓1、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

实施例3：

一种基于本发明的单烟道多仓锂电池防爆储存柜，参见附图3，包括：外壳8、防爆电池仓1、阻火模块5、单向爆破阀7和气体收集模块；

将5个防爆电池仓1按附图2叠放在防爆柜中，柜高1700mm、宽1100mm；所述防爆电池仓1，用于容纳锂电池9，设置有用双层钢板焊制成的高300mm、宽500mm的防爆电池仓密封门3，以硅胶条密封；每一防爆电池仓1侧壁正中开设有直径100mm的通气孔，在通气孔处安装上单向爆破阀7；在防爆电池仓1和气囊存储仓2之间用钢板制成密封的夹壁，作为烟气通道，夹壁管道的下方安置以氧化铝颗粒、不锈钢网组成的阻火模块5，5个防爆电池仓1通过所述烟气通道连接到所述气体收集模块上，锂电池产生的有毒可燃烟气沿图3中箭头方向进入所述烟气通道；

所述气体收集模块，包括气囊6和气囊存储仓2；所述气囊6，高1600mm、直径1300mm，用涂胶玻璃纤维耐火布制成，通过所述烟气通道与5个防爆电池仓1连通，折叠放于气囊存储仓2，可收集约2m³的气体，可以处理2kWh的锂电池9的释气量；所述气囊存储仓2，宽450mm，具有爆破门4，所述爆破门4中间二分，在所述气囊6被所述烟气撑起时，被气囊6撑开。

所述单向爆破阀7，为阻燃硅胶材质，用于防止气体收集模块和烟气通道内的烟气流入防爆电池仓1。所述爆破门4通过魔术贴或磁吸扣固定于所述气囊存储仓2的仓壁上。

在防爆电池仓1中安装阻燃密封电插头，用于在其中给锂电池9充电；

所述外壳8，高300mm、宽500mm、深400mm，用1mm钢板经冲压焊合制成，罩在所述防爆电池仓1外部；

所述防爆电池仓1、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

实施例4：

一种基于烟气捕捉的锂电池防爆箱，参见附图4，包括：外壳8、防爆电池仓1、阻火模块5、单向爆破阀7和气体收集模块；

所述防爆箱，用普通20吋行李箱改装，外壳8为铝合金材质，防爆箱的下部相当于防爆电池仓1，中部相当于烟气通道，上部相当于气体收集模块。所述防爆电池仓1，用于容纳锂电池9，并设置有石棉橡胶板内衬，防止电池烧伤铝合金；防爆箱中部合口处用铝合金框加强周边，铝合金框上加装硅胶条密封袋口，作为防爆电池仓密封门3；

所述气体收集模块，包括气囊6和气囊存储仓2；所述气囊6，长1200mm、直径1000mm，用硅胶涂层涤纶布制成，粘贴在气囊存储仓2口，与防爆电池仓1连通，可收集约1m³的气体，可以处理1.5kWh的锂电池9的释气量；气囊存储仓2口设置有上下翻型门，用魔术贴粘合，作为爆破门4；

所述阻火模块5，安装在防爆箱中部的烟气通道中，由双层金属网中间加玻璃纤维组成；

在防爆电池仓1中安装阻燃密封电插头，用于在其中给锂电池9充电；

所述防爆电池仓1、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

如附图5为锂电池9在锂电池防爆箱中爆炸燃烧的情景。

实施例5：

一种基于烟气捕捉的手提锂电池防爆袋，参见附图6，包括：外袋8、内袋、气囊6、气囊存储袋2和魔术贴；

所述外袋8，高400mm、宽100mm、深400mm，采用涂胶玻璃纤维耐火布缝制而成，并对缝合线进行涂胶密封处理；所述内袋高400mm、宽100mm、深300mm，用石棉布制成，所述外袋8和内袋共同作为防爆电池仓1，所述内袋兼做阻火装置；以槽型塑料加硅胶条密封袋口，作为防爆电池仓密封门3；在外袋8上开设100mm×200mm的椭圆通气口，所述防爆电池仓1通过所述通气口与所述气囊6连通；所述气囊6，长1000mm、直径800mm，用硅胶薄膜制成，折叠收在普通布料缝制的气囊存储袋2中，可收集约0.5m³的气体，可以处理1.0kWh的锂电池9的释气量；所述气囊存储袋2上设置有上下翻型门，所述翻型门通过所述魔术贴粘接于气囊存储袋2上，气囊6膨胀时将所述翻型门撑开；在防爆袋中安装密封的阻燃电插头，用于在其中给锂电池9充电。

如附图7为锂电池9在手提锂电池中爆炸燃烧的情景。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于：包括：防爆电池仓、阻火模块和气体收集模块；

所述防爆电池仓，用于容纳锂电池；

所述气体收集模块，通过烟气通道与所述防爆电池仓连通，用于收集锂电池热失控时产生的烟气；

所述阻火模块，设置于所述烟气通道中，用于消除所述烟气中的火焰并滤除所述烟气中的高温粒子；

所述防爆电池仓、所述烟气通道以及所述气体收集模块所构成的空间为密闭空间。

2.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，所述气体收集模块包括气囊，所述气囊通过所述烟气通道与所述防爆电池仓连通。

3.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，所述阻火模块选用工业成品阻火器或耐高温阻燃多孔材料。

4.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，包括若干防爆电池仓和若干烟气通道，每一所述防爆电池仓通过与其对应的一烟气通道与所述气体收集模块连通，每一烟气通道中设置有一阻火模块。

5.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，包括若干防爆电池仓，将多个防爆电池仓通过一个共同的烟气通道连接到所述气体收集模块上，烟气通道中装有阻火模块。

6.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，还包括：单向爆破阀；

所述单向爆破阀，设置于所述防爆电池仓与所述阻火模块间的烟气通道中或所述阻火模块与所述气体收集模块间的烟气通道中，用于防止气体收集模块和烟气通道内的烟气流入防爆电池仓。

7.根据权利要求1所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，在防爆电池仓中安装有阻燃密封电插头，用于给锂电池充电。

8.根据权利要求2所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，所述气体收集模块还包括：气囊存储仓；

所述气囊存储仓，用于容纳所述气囊，具有爆破门，在所述气囊被所述烟气撑起时，被气囊撑开。

9.根据权利要求8所述的基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，所述爆破门通过魔术贴或磁吸扣固定于所述气囊存储仓的仓壁上。

10.一种基于烟气捕捉的锂电池防火防爆装置，其特征在于，包括：外袋、内袋、气囊、气囊存储袋和魔术贴；

所述外袋采用气密性耐高温膜材制造，所述内袋采用透气性耐高温阻燃织物或多层丝网，所述外袋和内袋共同作为防爆电池仓；在外袋上设开通气口，所述防爆电池仓通过所述通气口与所述气囊连通，所述气囊存储袋用于收放气囊，所述气囊存储袋上设置有翻型门，所述翻型门通过所述魔术贴粘接于气囊存储袋上，气囊膨胀时将所述翻型门撑开。

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