CN115472939A - 一种电池防火装置 - Google Patents

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王长宏
吴婷婷
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Abstract

本申请实施例提供了电池防火装置，包括电池、复合层和液冷管，复合层包括相变层、阻燃层和气凝胶层，复合层位于电池的外侧；液冷管位于电池的外侧；通过由相变层、阻燃层和气凝胶层所组成的复合层实现对电池的吸热和阻燃，通过液冷管对电池进行吸热，通过多种手段为电池提供有效的防火保护。

Description

一种电池防火装置
技术领域
本申请实施例涉及但不限于电池领域，尤其涉及一种电池防火装置。
背景技术
随着电动汽车的推广和普及，电动汽车的安全问题受到越来越多的重视。电动汽车时有发生燃烧事故，燃烧事故主要是由于电池温度升高使得电池燃烧。为了降低电池燃烧事故，需要对电池采用防火保护措施。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请实施例提供了一种电池防火装置，能够为电池提供有效的防火保护。
本申请提供了一种电池防火装置，包括：
电池；
复合层，包括相变层、阻燃层和气凝胶层，所述复合层位于所述电池的外侧；
液冷管，所述液冷管位于所述电池的外侧。
进一步，所述电池有多个，各个所述电池的相对两侧均设有所述复合层。
进一步，相邻的两个所述电池之间环绕有所述液冷管。
进一步，所述电池防火装置设有容纳箱，所述电池、所述复合层和所述液冷管均设置在所述容纳箱内。
进一步，所述容纳箱设有箱口和箱盖，所述箱盖盖合于所述箱口上，所述箱盖设有排气孔。
进一步，所述容纳箱内设有温度传感器。
进一步，所述容纳箱内设有气体传感器。
进一步，所述容纳箱的外侧设有指示器，所述指示器与所述温度传感器、所述气体传感器连接。
进一步，所述指示器为指示灯。
进一步，所述容纳箱的箱腔设有凹槽，所述电池放置于所述凹槽中。
上述电池防火装置至少包括以下的有益效果：通过由相变层、阻燃层和气凝胶层所组成的复合层实现对电池的吸热和阻燃，通过液冷管对电池进行吸热，通过多种手段为电池提供有效的防火保护。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请实施例所提供的电池防火装置的结构图；
图2是本申请实施例所提供的电池防火装置的电池排列结构图；
图3是本申请实施例所提供的电池防火装置的液冷管结构图；
图4是本申请实施例所提供的电池防火装置的复合层结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请提供了电池防火装置，电池防火装置包括电池、复合层和液冷管，复合层包括相变层、阻燃层和气凝胶层，复合层位于电池的外侧；液冷管位于电池的外侧；通过由相变层、阻燃层和气凝胶层所组成的复合层实现对电池的吸热和阻燃，通过液冷管对电池进行吸热，通过多种手段为电池提供有效的防火保护。
下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
参照图1至图4，本申请实施例提供了一种电池防火装置。
电池防火装置包括电池9、复合层10和液冷管10。其中，复合层10包括相变层11、阻燃层12和气凝胶层13，复合层10位于电池9的外侧；液冷管10位于电池9的外侧。
电池9有多个，多个电池9并列设置形成电池模组。
在该实施例中，通过由相变层11、阻燃层12和气凝胶层13所组成的复合层10实现对电池9的吸热和阻燃，通过液冷管10对电池9进行吸热，通过多种手段为电池9提供有效的防火保护。
在某些实施例中，电池防火装置设有容纳箱1，电池9、复合层10和液冷管10均设置在容纳箱1内。容纳箱1对内部电池9起到保护的作用。
在电池9使用过程中，电池9会产生热量，电池9的温度会升高。当相变层11的相变材料达到相变点时，相变层11的相变材料吸收电池9产生的热量并以潜热的形式存储。根据相变材料的性质，相变材料的温度基本保持不变。另外还可以通过其他方式将相变材料存储在内部的热量散发，通过相变层11能对电池9进行热管理，有效控制温升及内部温差。
另外，当电池9热失控，通过阻燃层12能有效实现阻燃，阻燃层12为包含有阻燃材料的复合材料所制成。阻燃层12具有阻燃效果，防止电池9在使用过程中的燃烧。阻燃材料可以是无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等阻燃材料。
阻燃材料可以为无机阻燃材料。无机阻燃材料可采用:锑化合物阻燃剂、硼化合物阻燃剂、铝化合物阻燃剂等。当电池9的温度持续升高，无机阻燃材料受热分解会释放出结晶水，吸热量大，可起到冷却的作用，同时反应产生的水蒸气可以稀释容纳箱1内的可燃气体，使其浓度降低，抑制燃烧的蔓延，且新生成的耐火金属氧化物(如Al2O3、MgO等)具有较高的活性在复合层10表面形成一层炭化膜，炭化膜会减弱燃烧时的传热、传质效应，从而起到阻燃的作用。
阻燃材料可以为膨胀型阻燃剂，如以氮、磷为主要阻燃元素的阻燃剂。膨胀型阻燃剂在受热时在材料表面会形成致密的多孔泡沫碳层,该泡沫碳层既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可以隔绝氧气的来源,从而能有效阻止电池9中火焰的蔓延和传播,达到一定的阻燃效果。
阻燃材料可以为卤系阻燃剂。卤系阻燃剂以有机氯系阻燃剂和有机溴系阻燃剂为主，卤系阻燃剂的C-X的键能低,当电池9的温度逐渐升高时，阻燃剂会受热分解,在这过程中会吸收一部分的热量,降低温度；在此过程中,分解产生的卤化氢气体可以排挤出容纳箱1内的空气,形成氧渗屏障。同时，卤系阻燃剂中的HX还可以与相变材料分解的自由基HO·反应生成卤系自由基X·，卤系自由基X·又可以与高分子链反应生成HX,如此循环进行,从而切断了HO·与氧的反应，达到阻燃的效果。
需要说明的是，无论采用何种阻燃材料，都必须保证阻燃材料、相变材料、气凝胶之间能够很好的物理交联，且相互之间不存在任何化学反应，从而形成一个阻燃板材来防止电池模组的燃烧。且根据不同情况，阻燃板材可以制成不同大小、不同形状的板材，安装在容纳箱1内的不同位置，阻燃板材可放置于容纳箱1的上方、侧壁等，均可以发挥其对电池模组的阻燃作用。
气凝胶是一种新型的功能高分子材料，具有质量轻、低密度、隔热等特点。气凝胶具有优良的隔热性能，当一个单体电池9温度过高时，由于气凝胶的强隔热作用，热量不会迅速传递给其他单体电池9，因此大大降低了整个电池模组燃烧事故的可能性。
参照图2，在某些实施例中，各个电池9的相对两侧均设有复合层10。当然，在其他实施例中，还可以在电池9的各个面均设置复合层10。
复合层10的厚度为3-10mm。
参照图3，在某些实施例中，相邻的两个电池9之间环绕有液冷管10。液冷管10由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成。液冷管10呈S型分布，液冷管10在容纳箱1侧面设置有进水口3和出水口4。在液冷管10中流动有冷却液，由一开关阀5对冷却液的流动进行控制。当电池模组的温度超过设置的安全阈值时，将开关阀5打开，使冷却液在液冷管10中流动，防止温度过高对电池9的使用造成影响。
在某些实施例中，容纳箱1设有箱口和箱盖，箱盖盖合于箱口上，箱盖设有排气孔2。在运用不同的阻燃剂时，由于阻燃机理不同，一些阻燃剂在阻燃的过程中会产生气体，在本发明的实施例中，容纳箱1中的箱盖设置有若干个排气孔2，气体可以经过排气孔2流出箱体外，通过这种方式能够将容纳箱1内的多余气体迅速排到箱体外，防止其对电池9的阻燃造成影响，同时也能够防止箱内气压过大。
在某些实施例中，容纳箱1内设有温度传感器。容纳箱1内还设有气体传感器。容纳箱1的外侧设有指示器7，指示器7与温度传感器、气体传感器连接。
具体地，指示器7为指示灯。
当电池模组在工作过程中产生热量，并且电池模组的温度升高，当电池模组的温度上升至超过安全阈值，指示灯发出黄灯提示。
另外，当电池模组发生热失控时，温度逐渐升高至一定程度并产生一些气体，使容纳箱1内部气体发生变化，气体传感器连接的指示灯会发出红灯提示，表示此时电池模组正处于危险状态。
在某些实施例中，容纳箱1的箱腔设有凹槽8，电池9放置于凹槽8中。多条凹槽8并列地平行设置。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由实施例及其等同物限定。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请实施例所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电池防火装置，其特征在于，包括：
电池；
复合层，包括相变层、阻燃层和气凝胶层，所述复合层位于所述电池的外侧；
液冷管，所述液冷管位于所述电池的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述电池有多个，各个所述电池的相对两侧均设有所述复合层。
3.根据权利要求2所述的一种电池防火装置，其特征在于，相邻的两个所述电池之间环绕有所述液冷管。
4.根据权利要求1所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述电池防火装置设有容纳箱，所述电池、所述复合层和所述液冷管均设置在所述容纳箱内。
5.根据权利要求4所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述容纳箱设有箱口和箱盖，所述箱盖盖合于所述箱口上，所述箱盖设有排气孔。
6.根据权利要求4所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述容纳箱内设有温度传感器。
7.根据权利要求6所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述容纳箱内设有气体传感器。
8.根据权利要求7所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述容纳箱的外侧设有指示器，所述指示器与所述温度传感器、所述气体传感器连接。
9.根据权利要求8所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述指示器为指示灯。
10.根据权利要求4所述的一种电池防火装置，其特征在于，所述容纳箱的箱腔设有凹槽，所述电池放置于所述凹槽中。
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