CN115009645A - 用于运输和/或储存电池的筒以及这种筒的用途 - Google Patents

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Abstract

一种用于运输和/或储存电池的筒(1)，筒(1)具有内部存储空间(4)，存储空间(4)具有一定体积，筒(1)设有盖(3)以封闭存储空间(4)，其中，盖(3)设有一个或更多个开口(9)，用于将气体从所述存储空间(4)排放到大气，其中，所述一个或更多个开口(9)的总表面积为每升体积的存储空间(4)至少1.0平方厘米，其中，在盖(3)的外侧存在至少一个箔片(8)，所述至少一个箔片覆盖第一组的两个或更多个所述开口(9)，其中，箔片(8)完全围绕第一组的开口(9)连接到盖(3)。

Description

用于运输和/或储存电池的筒以及这种筒的用途
技术领域
本发明涉及一种用于运输和/或储存电池或包含电池的装置的筒以及这种筒的用途。
背景技术
特别地，这涉及在诸如商店之类的收集点处收集并且在收集过程中放置在所述筒中的废旧电池。当筒装满时，该筒筒会被关闭，并且随后被运输以处理或回收该电池。应考虑到电池可能有缺陷，或明显或不可见的损坏。
特别地，锂电池例如由于误用或机械损坏或短路可能会不稳定。它们能够升温，从而产生可燃气体，而该可燃气体显然能够被反应热点燃。这些锂电池是化学成分不同的可充电锂电和不可充电锂电池。
这些锂电池中的每个由一个或更多个耦合的电化学电池单元组成。因此，这种不希望的自燃也可能导致相邻电池单元或电池中的自燃。这种事件在本领域中以英文术语“热失控(thermal run-away)”更为人所知。
由于待处理和/或回收的锂电池的比例越来越大，单个自燃引发连锁反应的风险也随之增加。因此，由于有关废旧电池的运输和储存的法律法规，通常需要关闭的诸如筒之类的容器可能由于易燃气体的产生和点燃而爆炸。
由于每个电池单元都会产生可燃气体，且电池单元之间的热传递相对缓慢，因此一批电池的这种点燃是一个相对缓慢的过程，但速度足以使所述筒爆炸。
根据现有技术，首先将单独的塑料内袋放入已知的筒中。由于法律规定，尤其是ADR，这是必要的。
缺点在于，这些袋本身也因为电池与其他电池短路而容易自燃，尤其是因为LR-61电池的电极被纽扣电池短路并因此会在纽扣电池中产生大量热量，但也会因为电池之间甚至单个电池中的电池单元之间的其他短路。因此，这种塑料内袋是由短路引发火灾的风险因素。
US2017/0328695A1中已知一种用于储存气囊充气机的筒。这种已知的筒设有塑料板，该塑料板在整个盖上延伸并附接到该筒本身，以避免水分进入该筒。
发明内容
为了避免或减少这些缺点，本发明涉及一种用于运输和/或储存电池的筒，优选为钢筒，该筒具有内部存储空间，该存储空间具有一定体积，该筒设有用于封闭所述存储空间的盖，其中，所述盖设有一个或更多个开口，用于将气体从存储空间排放到大气。
这样做的优点在于，在储存室中的大量电池点燃的情况下释放的气体能够安全逸出，而不会达到可能导致筒爆炸的内部压力。
优选地，所述一个或更多个开口的总表面积为每升体积的存储空间至少1.0平方厘米，使得气体能够足够快地逸出。
优选地，在盖的外侧存在至少一个箔片，所述至少一个箔片延伸穿过第一组的两个或更多个所述开口，其中，该箔片完全围绕第一组的开口连接到盖，更特别地，仅围绕第一组的开口连接到盖，而不是在第一组的开口之间连接到盖。
优选地，所述箔片延伸穿过所有所述开口。
箔片也能够描述为在特定区域上延伸的薄膜片或箔块。
在起火过程中，在筒本身损坏之前，这种箔会由于内部压力而撕裂。
同时，箔确保在筒正常使用期间，没有水(例如雨水)能够通过开口进入存储空间。
换句话说，本发明涉及相互冲突的要求，即雨水不应通过开口进入存储空间，但如果存储空间中的压力上升到高于安全水平，则气体必须能够通过开口逸出。这是通过箔实现的。
由于箔片附接到盖本身，因此需要较少的动作来关闭筒，并且避免了箔片的应用中的错误。
在优选实施例中，箔是塑料箔。这使得箔价格便宜，并且能够长期防水。
在优选实施例中，箔片通过粘附到盖的外侧，换句话说通过借助于胶水附接到盖的外侧，来完全围绕一个或更多个开口附接到盖。
在优选实施例中，箔片是具有覆盖层的贴纸，覆盖层在箔片附接到盖的位置处被移除。
这两个实施例的优点在于，它们能够非常容易地实现，并且如果必要，例如在发生损坏的情况下，能够容易地更换箔层。
显然，使用适合长期(例如，数年)具有良好粘合效果的粘合剂，并且该粘合剂耐水、油脂和溶剂。
优选地，箔具有根据标准FINAT TM 14所测量的尺寸稳定性，该尺寸在任何方向上小于0.5mm，且优选小于0.2mm。
在优选实施例中，箔片被设计为当盖内侧的压力与大气压力之间的差值大于阈值时撕裂或破裂。在这种情况下，阈值优选为50000Pa或更小，并且优选为25000Pa或更小。
这允许执行箔，尤其是其尺寸、厚度和性质，使其对应于筒的其余部分被设计的最大压力。
在优选实施例中，箔片具有第一部分表面，通过该第一部分表面，箔片连接到盖的其余部分，其中，箔片具有完全被第一部分表面包围的第二部分表面，并且该第二表面部分不是直接连接到盖的其余部分，而是仅通过第一部分表面连接到盖的其余部分。
优选地，第二部分表面具有周长C和表面积A，其中，箔具有为T的抗拉强度，其中C、A和T的单位分别为m、m2和N/m，其中，抗拉强度T通过以下两种方式之一确定：
1)在相关类型的箔上测量抗拉强度T；
2)在制造相关类型的箔的材料上测量以N/m2为单位的抗拉强度X，并通过将抗拉强度X乘以箔的厚度计算抗拉强度T，
其中T<50000*(A/C)，并且优选地其中T<30000*(A/C)。
在优选实施例中，筒具有直径为45cm或更小的圆形盖，其中(A/C)大于0.035m。
在优选实施例中，筒具有直径为45cm或更小的圆形盖，箔的抗拉强度T<2500N/m，且优选<1800N/m。
在优选实施例中，筒包括筒体，筒体包含存储空间，筒体在其内侧设有环氧树脂涂层。
优选地，盖也在其内侧设有环氧树脂涂层。
因此，筒壁在内侧是电绝缘的，因此能够在没有塑料内袋的情况下使用该筒以用于储存和运输废旧电池。
在优选实施例中，盖的外侧上存在至多有四个箔片，且优选恰好有一个箔片。因此，优选恰好有一个箔片意味着所有开口共同形成一个第一组，换句话说，一个箔片在盖的外侧延伸穿过所有所述开口，其中，该箔片完全围绕开口连接到盖，而不是在开口之间连接到盖。
如果有许多单独的箔片，那么必须选择非常容易撕裂的金属箔。毕竟，储存空间中的气体对箔层施加的力与箔片的表面积成正比，而在给定力下撕裂的阻力与其周长成正比。
因此，如果箔相对坚固，如果开口被单独覆盖，或者如果有许多第一组，则箔将不会撕裂。显然，这是不可取的。
然而，最好使用相对坚固的箔，以确保其能持续很长时间，并且在筒正常使用期间不易损坏。
仅使用有限数量的箔片允许使用比其他情况更坚固、因此更耐用的箔，同时仍能获得相同水平的保护。
为此，在优选实施例中，箔的抗拉强度为T>300N/m。
在优选实施例中，筒设有穿过一个或更多个开口延伸的阻燃材料的层。这能够在一个或更多个开口之上或之下。
这可以防止通常在电池点燃时产生的火焰穿过筒外侧的开口，造成损坏或点燃其他物体。
在优选实施例中，阻燃材料由钢纤维或矿物纤维制成，且更优选为矿物棉或钢丝棉或者由钢纤维或矿物纤维制成的纺织品。这是形成这种阻燃材料的层的实用方法。矿物棉是玻璃棉和岩棉的统称，其中，岩棉能够基于各种不同类型的矿物。
在优选实施例中，阻燃材料具有至少80体积％、优选至少90体积％、更优选至少95体积％的孔隙率。因此，这些开口的允许气体通过的能力没有或几乎不受限制。
在优选实施例中，阻燃材料的层平行于盖延伸，换句话说，当盖放置在筒上时平行或基本平行于盖延伸，阻燃材料的层的厚度为40mm或更小，优选20mm或更小。
在优选实施例中，阻燃材料的层的质量为每升体积的存储空间至少0.75克、优选至少1.0克。因此，阻燃材料具有足够的容量来吸收诸如当一批电池被点燃时可能产生的火焰的热量，使得火焰不仅被熄灭，而且使得相关气体已经冷却到不会自发重新点燃和/或能够点燃其他物体的程度。
在优选实施例中，阻燃材料由纤维制成，其中，纤维的平均直径至多为0.5mm、优选至多为0.25mm。这允许存在足够的纤维表面以吸收可能火焰的热量，使得所述火焰被熄灭。
在优选实施例中，开口中的两个或更多个、以及优选所有所述开口设有公共的阻燃材料的层，使得容器能够容易地制造。在这种情况下，阻燃材料的接合层也延伸到相关壁的部分的位于所述一个或更多个开口之间的位置处。
在优选实施例中，所述一个或更多个开口的单独面积至少为0.04cm2。这样确保能够排出足够的气体。
在优选实施例中，所述一个或更多个开口的单独表面积至多为9cm2，优选至多为5cm2，更优选至多为2.5cm2，使得单独的电池不适合或不能轻易穿过开口，因此不能在剧烈自燃时从筒中弹出。
在优选实施例中，在所述一个或更多个开口的位置处，盖具有至少三层，其中第一层和第二层均设有所述一个或更多个开口，并由金属板制成，其中第三层由阻燃材料的层形成，其中，所述阻燃材料的层设置在第一层与第二层之间。
优选地，在所述一个或更多个开口的位置处，盖具有至少四层，其中，第四层由箔片形成。
优选地，第一层和第二层由钢制成，并通过铆接彼此附接。
这是将阻燃材料的层保持在所需位置的简单方法，尤其是通过将其放置在第一层与第二层之间。
优选地，所述一个或更多个开口的总表面积为每升体积的存储空间至少2.0平方厘米。
本发明还涉及根据本发明的筒在储存或运输电池方面的用途。
在优选实施例中，存储空间包含一个或更多个废旧电池，其中，存储空间由盖封闭。优选地，在此使用包括锂电池的废旧电池将存储空间填充到至少25％体积、且更优选到至少40％体积。
优选地，存储空间的体积为至少20L、更优选地至少30L。优选地，存储空间的体积为100L或更小，更优选地75L或更小。
优选地，在使用期间，存储空间至少部分填充有电池，优选废旧电池，并且存储空间由盖封闭。
电池的质量优选为每升体积的存储空间至少0.1kg。在这种情况下，电池优选包括一个或更多个锂电池。
附图说明
为了阐明本发明，下面参考以下附图描述根据本发明的筒的优选实施例，其中，
图1示出了根据本发明的筒的透视图；
图2示出了图1的筒的分解图；
图3以根据F3的俯视图示出了图1和图2的筒的一部分；
图4至图6示出了在图1和图2的筒的一部分的制造过程中沿IV-IV的横截面所示的连续状态。
具体实施方式
图中所示的筒1主要由圆柱形筒体2和圆形盖3组成。筒体2主要由弯曲钢板制成，并为物品(在这种情况下为废旧电池)限定了内部存储空间4。筒1在其整个内侧涂有厚度约为9μm的环氧树脂的表面层。
筒1的外径为35cm，体积为53升。
筒1被设计为使得在盖3安装在筒体2上并用紧固环固定的状态下，筒1能够承受高于大气压50000Pa的内部压力，而不会造成损坏。
盖3由四个主要部分组成，即四层，即从下到上为底板5、由不锈钢或伊诺克斯制成的厚度为10mm的钢丝棉的层6、顶板7、以及直径D为259mm的圆形塑料箔片8组成。
顶板7的形状与筒体2紧密配合，类似于传统的筒盖。
底板5的底面涂有与筒体2内侧相同的环氧树脂的表面层。
底板5和顶板7中的每个在其表面的大部分上均设有六十一个圆形开口9的规则图案，每个开口的直径d为16mm。底板5中的开口9位于顶板7中的开口9的正下方。
开口9的总通过面积为61*0.25*π*(16mm)2，其对应于118cm2。
钢丝棉6由平均直径为30μm的纤维制成。在所述厚度为10mm时，钢丝棉的层6的质量为1200g/m2，纤维之间的自由体积为98.5体积％。钢丝棉6的层的直径为259mm，总质量为63g。
塑料箔片8被设计为自粘贴纸，其具有粘合层和覆盖该粘合层的覆盖层10，其中，覆盖层10在最外侧9mm处被移除，使得该贴纸的粘合层以环形形状暴露，并完全围绕开口9粘附到顶板7，而不是在所述开口之间粘附到顶板。
因此，塑料箔片8具有第一部分表面11和第二部分表面12，该第一部分表面的面积为((259mm)2-(259mm-2*9mm)2)*0.25*π＝7.07*10-3m2，该塑料箔片8通过该第一部分表面粘附到盖3的其余部分，该第二部分表面的面积A为(259mm-2*9mm)2*0.25*π＝45.6*10-3m2，该塑料箔片8通过该第二部分表面不直接粘附到盖3的其余部分，而是在开口9之上延伸。
第二部分表面12的周长C为(259mm-2*9mm)*π＝0.76m。
当忽略覆盖层10时，塑料箔8的厚度为60μm，并且由拉伸强度X为19MPa的PVC制成。因此，该塑料箔片8的抗拉强度T为19MPa*60μm＝1140N/m。
塑料箔8具有在横向方向上的小于0.1mm并且在纵向方向上小于测量阈值的根据标准FINAT TM 14所测量的尺寸稳定性。
塑料箔8设有粘合力为18N/25m的粘合层，该粘合力是根据标准FINAT TM 1在24小时后在不锈钢上测量的。
盖3能够以下列方式轻松制造，如图4至图6示意性所示。
首先，将底板5和顶板7(中间有钢丝棉6的层)相对于彼此正确定位。
随后，通过铆接，将顶板7和底板5在四个附接点13处彼此固定。因此，钢丝棉的层6永久固定在顶板7与底板5之间的封闭空腔14中。铆接是一种已知的技术，在这种技术中，板材的点形变形是通过在为此目的而形成的两个工具15之间进行冷压来实现的，从而在板材之间进行连接。
铆接前的情况如图4所示，铆接后的情况如图5所示。
随后，取下由塑料箔8制成且具有覆盖层10的定制贴纸，去除覆盖层10的最外侧9mm，并将贴纸粘附到顶板7。如图6所示。
筒1能够用于在收集点收集废旧电池，无论是否放置在装饰性外壳中。
当这些电池被运输到处理位置时，盖3被放置在筒体2上，并用未示出的紧固环固定。
因此，这该塑料箔片8防止雨水在运输和/或储存、待处理期间进入筒1。
如果储存区域中的电池被点燃，由于气体的释放和温度的升高，将产生内部压力。
在给定时刻，这将导致粘合部件和非粘合部件之间的过渡处的塑料箔片8撕裂，使得在筒1爆炸之前，气体能够通过开口9和在塑料箔片8中形成的一个或更多个撕裂逸出。
将使这塑料箔片8撕裂的压力能够如下计算，或者至少能够近似计算。
如上所述，塑料箔片8的抗拉强度为1140N/m，未粘附的第二部分表面12的周长为0.76m。这意味着塑料箔片8在撕裂前能够承受第二部分表面12上1140*0.76＝866N的合力。
如果筒内的压力乘以未粘附的第二部分表面12的面积也是866N，则施加该力。由于第二部分表面12的表面积A等于45.6*10-3m2，因此施加该力的压力等于866N/45.6*10- 3m2，其等于18985Pa。
这大约比筒1设计的最大压力低2.5倍，使得在筒1中的压力过高之前，塑料箔片8就将撕裂。
在这样的电池点燃过程中形成的热且可能燃烧的反应气体流经钢丝棉的层6，并由钢丝棉的层6冷却，使得通过钢丝棉6冷却使火焰熄灭，且没有火焰离开筒1。
因此，筒1非常适合在公路车辆或铁路车辆上安全运输废旧电池，并安全储存废旧电池，因为筒1不会发生爆炸，也不会有火焰从筒1中离开。
由于采用环氧树脂涂层，不会通过筒1的壁发生短路，因此在将废旧电池放入筒1之前，无需在该筒内放置塑料内袋。

Claims (10)

1.一种用于运输和/或储存电池的筒(1)，所述筒(1)具有内部存储空间(4)，所述存储空间(4)具有一定体积，所述筒(1)设有盖(3)以封闭所述存储空间(4)，
其中，所述盖(3)设有一个或更多个开口(9)，用于将气体从所述存储空间(4)排放到大气，
其中，所述一个或更多个开口(9)的总表面积为每升体积的存储空间(4)至少1.0平方厘米，
其中，在所述盖(3)的外侧存在至少一个箔片(8)，所述至少一个箔片覆盖第一组的两个或更多个所述开口(9)，其中，所述箔片(8)完全围绕第一组的开口(9)连接到盖(3)。
2.根据权利要求1所述的筒(1)，其特征在于，通过将所述箔片(8)粘附到盖(3)的外侧来将箔片(8)附接到盖(3)。
3.根据权利要求2所述的筒(1)，其特征在于，所述箔片(8)是具有覆盖层(10)的贴纸，所述覆盖层(10)在箔片(8)附接到盖(3)的位置处被移除。
4.根据权利要求2所述的筒(1)，其特征在于，所述箔片(8)被设计为在盖(3)内侧的压力与大气压力之间的差值大于阈值时撕裂或破裂。
5.根据权利要求1所述的筒(1)，其特征在于，所述筒(1)包括筒体(2)，所述筒体(2)包含存储空间，其中，所述筒体(2)在其内侧设有环氧树脂涂层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的筒(1)，其特征在于，所述箔片(8)具有第一部分表面(11)，通过所述第一部分表面，箔片(8)连接到盖(3)，其中，所述箔片(8)具有完全被所述第一部分表面(11)包围的第二部分表面(12)，所述第二部分表面(12)具有周长C和面积A，箔具有抗拉强度T，其中C、A和T的单位分别为m、m2和N/m，其中，抗拉强度T在通过以下两种方式之一来确定：
方法1)在相关类型的箔上测量抗拉强度T；
方法2)在制造相关类型的箔的材料上测量以N/m2为单位的抗拉强度X，并通过将抗拉强度X乘以箔的厚度来计算抗拉强度T，
其中，T<50000*(A/C)，并且优选地其中，T<30000*(A/C)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的筒(1)，其特征在于，透气的阻燃材料的层(6)延伸穿过一个或更多个开口(9)，所述阻燃材料由钢纤维或矿物纤维制成。
8.根据权利要求7所述的筒(1)，其特征在于，所述阻燃材料的层(6)的质量为每升体积的存储空间(4)至少0.75克，其中，所述钢纤维或矿物纤维的平均直径至多为0.5mm。
9.根据权利要求7所述的筒(1)，其特征在于，所述盖(3)在一个或更多个开口(9)的位置处具有至少四层，其中，第一层(5)和第二层(7)均设有所述一个或更多个开口(9)，其中，第三层由所述阻燃材料的层(6)形成，其中，所述阻燃材料的层(6)设置在所述第一层(5)与第二层(7)之间，其中，第四层由所述箔片(8)形成。
10.一种用于储存和/或运输电池的方法，其中，所述电池放置在根据权利要求1至5中任一项所述的筒的存储空间中。
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