CN115569321A - 一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火方法 - Google Patents

一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火方法，该系统包括全氟已酮灭火器，所述全氟已酮灭火器通过降压阀与连接管连接，连接管的输出端与主管路输入端相连，所述主管路连接多个次管路，每个次管路的输出端均安装有易熔合金型热敏喷头，所述易熔合金型热敏喷头设置在锂离子电池模组的内部。通过易熔合金型热敏喷头中易熔合金焊接层受热熔断，喷头喷洒液态全氟己酮灭火剂，液态全氟己酮快速汽化，电池温度降低，阻断热失控。本发明灭火系统结构简单，通过在每个电池模组内部安装易熔合金型热敏喷头可以精确找到着火点，使用全氟己酮气体扑灭模组级火灾同时，防止热失控蔓延，具有灭火效率高，对非着火电池损害小等优点。

Description

一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火 方法
技术领域
本发明属于储能锂电池灭火技术领域，具体涉及一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火方法。
背景技术
随着风能、太阳能等新能源发电的扩大部署、电力用户需求的持续增长加之锂电池成本的不断下降，锂电池储能的重要性正逐渐体现出来。然而，锂电池在老化、损坏、过充时，特别是高温环境下，会发生热失控引起电池火灾、爆炸等安全问题，大量锂电池串并联组成的储能锂电池模组安全风险更大，一旦发生安全事故，经济损失较大，对人员生命有严重威胁。
由于气体灭火剂具有不导电、污染腐蚀性小等优点，因而气体灭火方案被广泛应用在锂电池火灾中。而锂电池储能舱空间较大，一旦发生火情，常规气体灭火系统在整个空间释放的灭火介质难以迅速地在着火点处达到所需灭火浓度，导致灭火效果不佳，不能充分发挥气体灭火介质的消防作用。因此，随着科技的不断发展，越来越多种类的锂电池灭火系统及灭火方法在现实生活中在不断应用。
公开号为CN 110025909 A的中国专利公开了一种锂电池试验喷雾灭火系统及灭火方法，锂电池试验的上方的防爆火焰探测器一旦探测到火焰信号，将火焰信号转化为高低变化的电平信号并通过信号数据线输入连接到控制装置，控制装置控制高压喷雾装置利用高压柱塞泵将水压提高到5～7Mpa，然后将加压后的水经耐高压输送管线由专用喷嘴将其雾化，产生15～80μm的微雾颗粒。该专利采用细水雾喷头，使其能够迅速从空气中吸收热量完成汽化并扩散，着火点附近的氧气和其他可燃气体被排斥，从而难以维持燃烧而缺氧窒息，达到灭火目的。但是该专利中的灭火系统复杂，很难精准找到着火点，灭火效率低下。
公开号为CN 110585627 A的中国专利公开了一种汽车锂电池外储压灭火系统及灭火方法，灭火装置包括箱体、灭火剂分流机构以及灭火剂瓶；所述灭火剂分流机构包括固定在所述箱体内的分流块，所述分流块内开有灭火剂过渡腔，所述分流块上还开有与所述灭火剂过渡腔连通的一个进剂孔和两个以上的与所述灭火剂过渡腔连通的出剂孔，所述进剂孔和各所述灭火剂瓶的出口连通，所述灭火剂分流机构还包括固定在所述箱体上的与所述出剂孔数量相同的灭火剂管接头，各所述灭火剂管接头的进口端分别一一对应地与各所述出剂孔连通。该专利能够实现通过一套灭火装置来应对多处锂电池易燃区域的防火保护，但是该专利的灭火系统结构复杂，灭火过程中不易操作，导致灭火效率低下，灭火过程中由于灭火剂喷出方向不易控制，容易对非着火的锂电池造成大损害。
因此，需要研发一种能够快速精准找到着火点，灭火效率高，对非着火电池损害小的灭火系统及方法是目前急需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在都的不足，本发明的目的是提供一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统及其灭火方法。该灭火系统和方法解决了储能锂电池模组内传统灭火介质无法在着火点处形成有效灭火浓度，灭火效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，所述系统包括全氟已酮灭火器，所述全氟已酮灭火器通过降压阀与连接管连接，所述连接管的输出端与主管路输入端相连，所述主管路连接多个次管路，每个所述次管路的输出端均安装有易熔合金型热敏喷头，所述易熔合金型热敏喷头设置在锂离子电池模组的内部。
进一步的，所述锂离子电池模组的内部设置若干个锂离子单体电池，每个所述锂离子单体电池竖直并排排列。
进一步的，所述锂离子电池模组呈竖直两列对称状排列；
进一步的，两列所述锂离子电池模组构成锂离子电池簇。
进一步的，所述次管路设置在所述主管路两侧，且与所述锂离子电池模组排列相同，呈对称状。
进一步的，所述次管路输出端的数量和位置与所述锂电池模组的数量和位置相对应。
进一步的，所述易熔合金型热敏喷头安装在所述锂离子电池模组壳内部上方。
进一步的，所述易熔合金型热敏喷头承受的压力范围为0.8-2MPa。
进一步的，一种如上述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统的灭火方法，包括以下步骤：
(1)全氟己酮灭火器内部有足量全氟己酮液体，且降压阀门压力正常处于常开状态。
(2)连接管、主管路、次管路无泄露现象，正常工作时时三者内部为经降压阀降压后的全氟己酮。
(3)火灾发生时，易熔合金焊接层受热熔断，喷头喷洒液态全氟己酮灭火剂。
(4)液态全氟己酮快速汽化，电池温度降低，阻断热失控。
与现有技术相比，本发明具备的积极有益效果在于：
(1)本发明将全氟己酮灭火器通过降压阀与连接管连接，连接管输出端与主管路输入端相连，每个主管路连接多个次管路，每个次管路输出端连接一个易熔合金型热敏喷头，易熔合金型热敏喷头设置在锂离子电池模组的内部组成了储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，该系统的结构简单，在使用时，可以将该系统直接应用于锂电池储能舱，通过易熔合金型热敏喷头对全氟己酮灭火器的喷放进行精准控制，而且每一个锂离子电池模组为一个防护分区，各个防护分区内设置独立的易熔合金型热敏喷头，由喷头中易熔合金的控制导通管路的开启或关闭，灭火剂经由开启的导通管路输送至着火的保护分区，完成灭火与降温，实现了快速精准找到着火点，能够在灭火的同时防止热量失控蔓延，大大提升了该系统的灭火效率。
(2)本发明的灭火方法以易熔合金焊接层受热熔断，喷头喷洒液态灭火剂全氟己酮，液态灭火剂全氟己酮快速汽化，吸收周围的热量，使锂电池储能舱内的电池温度快速降低，在消灭火灾的同时也将阻断了热的扩大传播，方法安全可靠，而且全氟己酮作为灭火剂在进行灭火时不会产生后续的大气污染污染物，绿色环保，也不会对非着火的锂电池产生损害。
附图说明
图1是本发明储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统的结构示意图；
图2是本发明储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统的另一种实施例结构示意图；
图3是本发明储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统的灭火效果温度曲线图；
其中，图中各标号代表的部件名称分别如下：
101、全氟己酮灭火器；102、降压阀；103、连接管；104、主管路；105、易熔合金型热敏喷头；106、锂离子单体电池；107、锂离子电池模组；108、锂离子电池簇；109、次管路。
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，下文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。
实施例1
参阅图1所示，一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，包括全氟己酮灭火器101、降压阀102、连接管103、主管路104、易熔合金型热敏喷头105、锂离子单体电池106、锂离子电池模组107、锂离子电池簇108和次管路109。全氟已酮灭火器101通过降压阀102 与连接管103连接，连接管103的输出端与主管路104输入端相连，主管路104连接多个次管路，每个次管路109的输出端均安装有易熔合金型热敏喷头105，易熔合金型热敏喷头105设置在锂离子电池模组107的内部。易熔合金型热敏喷头105可拆卸置换，当锂电池发生热失控时，易熔合金融化，灭火剂全氟己酮以液态的形式从易熔合金型热敏喷头105处喷射着火点处，在着火点处形成有效灭火浓度的同时也将阻断热的扩大传播。
锂离子电池模组107的内部设置7个锂离子单体电池106，每个锂离子单体电池竖直并排排列，锂离子电池模组107呈竖直两列并联对称状排列；两列并联排列的锂离子电池模组构成锂离子电池簇108。
将本实施例1中的灭火系统应用于锂电池储能舱，锂电池储能舱由易熔合金型热敏喷头105对液态灭火剂全氟己酮的喷放进行控制，为每个模组级锂离子电池模组107布置一套独立的喷放管路(包括次管路109和易熔合金型热敏喷头105的组合)，当锂离子单体电池106 或锂离子电池模组107发生火灾时，通过喷放管路(包括次管路109 和易熔合金型热敏喷头105的组合)对模组级锂离子电池模组107电池内的所有锂离子单体电池106喷放全氟己酮气体，每一个锂离子电池模组107为一个防护分区，各防护分区内设置独立的易熔合金型热敏喷头105，由易熔合金型热敏喷头105中易熔合金的是否熔断来控制喷放管路的开启或关闭，灭火剂经由开启的喷放管路输送至着火的防护分区，完成灭火与降温。
作为本实施例1的一种优选方式，将多个次管路109并联安装在主管路104的输出端，当易熔合金型热敏喷头105开启后，可以通过主管路104向多个次管路109内同时输送全氟已酮灭火剂，使得如果不同锂离子电池模组107同时发生火灾时都有对应的易熔合金型热敏喷头105同时喷射全氟己酮灭火剂，能够达到快速精准灭火的目的。
作为本实施例1的另一种优选方式，当锂离子电池模组107内部锂离子单体电池106过多，易熔合金型热敏喷头105不能对准所有电池进行喷射，可以在锂离子电池模组107内部安装两个或多个易熔合金型热敏喷头105，以增大全氟己酮喷射流量，加快灭火速度。
作为本实施例1的另一种优选方式，根据所保护锂离子电池簇 108中锂离子电池模组107数量及位置的不同，次管路109及对应易熔合金型热敏喷头105的数量及位置也要做出调整，在本实施例中，一个电池模簇108中有两列电池模组107，每个列电池模组107为8个，共16个电池模组107，对应次管路109及熔合金型热敏喷头105 的数量也为16个，喷头105安装在电池模组107内部上方，次管路 109则连接喷头105
作为本实施例1的另一种优选方式，考虑灭火有效性及经济性，灭火剂全氟己酮液体体积为1-20L，优选5L，每次易熔合金型热敏喷头105喷射完毕后需要拆卸并更换全氟己酮灭火器101，定期检查主阀门压力，或者通过电池参数监控数据，或者可见光监控等方式检查全氟己酮灭火器101是否开启过。
参阅图3所示，其中图中曲线代表不同时刻热失控电池表面的温度，本灭火系统灭火效果良好，电池表面温度最高144℃，灭火后温度迅速降至85℃以下，并且无复燃及火灾向外扩散现象。
实施例2
参阅图2所示，一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，全氟己酮灭火器101、降压阀102、连接管103、主管路104、易熔合金型热敏喷头105、锂离子单体电池106、锂离子电池模组107、锂离子电池簇108和次管路109。本实施例中的灭火原理以及各元器件的连接方式与实施例1相同。
与实施例1不同之处在于：每个锂离子电池簇108中锂电池模组 107列数为1列，每列中包含有10个锂离子电池模组107，以适应不同种类电池簇及其应用场合的要求。
作为本实施例2的另一种优选方式，次管路109和易熔合金型热敏喷头105数量及位置也要做出调整，在本实施例中，一个锂离子电池模簇108中共10个锂电池模组107，对应次管路109及易熔合金型热敏喷头105的数量也为10个，易熔合金型热敏喷头105同样安装在锂电池模组107内部上方，次管路109则连接易熔合金型热敏喷头105。
作为本实施例2的另一种优选方式，考虑灭火有效性及经济性，灭火剂全氟己酮液体体积为1-10L，优选3L，每次易熔合金型热敏喷头105喷射完毕后需要拆卸并更换全氟己酮灭火器101，定期检查主阀门压力，或者通过电池参数监控数据，或者可见光监控等方式检查全氟己酮灭火器101是否开启过。
实施例3
使用实施例1和2中储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统进行灭火的方法，包括如下步骤：
(1)全氟己酮灭火器内部充足量全氟己酮液体，且降压阀门压力正常处于常开状态。
(2)检查连接管、主管路、次管路有无泄露现象，正常工作时三者内部均为经降压阀降压后的全氟己酮液体。
(3)火灾发生时，将全氟己酮灭火器的熔合金型热敏喷头对准锂离子电池着火处，易熔合金焊接层受热熔断，熔合金型热敏喷头喷洒液态全氟己酮灭火剂。
(4)液态全氟己酮快速汽化，锂离子电池温度降低，阻断热失控。
在本专利的描述中，应说明的是，除非另有明确的规定和限定，所用术语如“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等词应做广义理解。例如，连接可以是可拆卸的连接，可以是固定连接，或是一体地连接；可以是机械上连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述系统包括全氟已酮灭火器(101)，所述全氟已酮灭火器(101)通过降压阀(102)与连接管(103)连接，所述连接管(103)的输出端与主管路(104)输入端相连，所述主管路(104)连接多个次管路(109)，每个所述次管路(109)的输出端均安装有易熔合金型热敏喷头(105)，所述易熔合金型热敏喷头(105)设置在锂离子电池模组(107)的内部。
2.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述锂离子电池模组(107)的内部设置若干个锂离子单体电池(106)，每个所述锂离子单体电池(106)竖直并排排列。
3.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述锂离子电池模组(107)呈竖直两列对称状排列。
4.根据权利要求3所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，两列所述锂离子电池模组(107)构成锂离子电池簇(108)。
5.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述次管路(109)设置在所述主管路(104)两侧，且与所述锂离子电池模组(107)排列相同，呈对称状。
6.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述次管路(109)输出端的数量和位置与所述锂电池模组(107)的数量和位置相对应。
7.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述易熔合金型热敏喷头(105)安装在所述锂离子电池模组(107)壳内部上方。
8.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述易熔合金型热敏喷头(105)承受的压力范围为0.8-2MPa。
9.根据权利要求1所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统，其特征在于，所述易熔合金型热敏喷头(105)熔体采用熔点为70℃的易熔合金。
10.一种如权利要求1-8任一项所述储能锂电池模组级易熔合金热敏式灭火系统的灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)全氟己酮灭火器内部充足量全氟己酮液体，且降压阀门压力正常处于常开状态。
(2)检查连接管、主管路、次管路有无泄露现象，正常工作时三者内部均为经降压阀降压后的全氟己酮液体。
(3)火灾发生时，将全氟己酮灭火器的熔合金型热敏喷头对准锂离子电池着火处，易熔合金焊接层受热熔断，熔合金型热敏喷头喷洒液态全氟己酮灭火剂。
(4)液态全氟己酮快速汽化，锂离子电池温度降低，阻断热失控。
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