CN116505185B - 浸默阀总成和具有其的浸默式二次电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种浸默阀总成和具有其的浸默式二次电池装置，所述浸默阀总成包括消防液存储仓和浸默阀，所述消防液存储仓上设置有朝向电芯模组的消防液出口，所述消防液出口与所述浸默阀之间形成开闭配合关系，所述浸默阀被设置为：当所述电芯模组发生热失控时，所述浸默阀用于在气压作用下移动以打开所述消防液出口；浸默式二次电池装置包括箱盖、箱体、电芯模组以及浸默阀总成，所述浸默阀总成设置于所述箱盖内部。本发明装置能够及时在电池防爆阀开始产气至出现明火之前做出响应，且能够实现精准浸默，提升电池热失控时的浸默效果。
Description
技术领域
本发明属于电池的热失控技术领域，尤其是一种浸默阀总成和具有其的浸默式二次电池装置。
背景技术
近年来，随着风电光伏等可再生能源的大规模发展，可再生能源越来越多地接入电网，储能的发展将成为维持电力系统安全稳定的重要支撑。而随着电化学储能产业的节节增长，储能电池引发火灾事故也越来越多。
目前市场上关于电池箱层级的消防方法及装置大多是通过消防药剂输送管路和喷头将消防抑制剂储存罐连通并运输到电池箱内，例如专利文献CN115105772A中公开的一种用于储能系统的自动灭火方法及系统，其通过将消防管路与伸入电池架上的壳体内的喷头连接，并根据各储能单元的温感探测器、烟感探测器的监测数据判断各储能单元是否热失控，并在储能单元出现热失控时控制流量喷头控制计及对应喷头对热失控的储能单元进行自动灭火。但是其存在以下缺点：1）电池发生热失控时，需要经过温感探测器、烟感探测器、控制终端以及流量控制计一系列反应和操作后才能触发喷头，有一定延迟性，反应不灵敏，2）若温感探测器和烟感探测器出现故障，则喷头无法启动，存在潜在安全风险；3）较长的消防管路会导致抑制剂需要一定的时间才能到达指定喷头，延迟性高，在一定程度上会影响灭火和控制热失控蔓延的效果。因此，在电化学储能设备中，如何能在电池发生热失控初期，及时、有效地遏制热失控是目前亟需解决的问题。
基于此，本发明针对上述技术问题旨在提供一种浸默阀总成和具有其的浸默式二次电池装置。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种浸默阀总成和具有其的浸默式二次电池装置。本发明能够及时在电池防爆阀开始产气至出现明火之前做出响应，反应灵敏，进一步提升了电池在热失控时的浸默效果。
为达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
一种浸默阀总成，所述浸默阀总成包括消防液存储仓和浸默阀，所述消防液存储仓上设置有朝向电芯模组的消防液出口，所述消防液出口与所述浸默阀之间形成开闭配合关系，所述浸默阀被设置为：当所述电芯模组发生热失控时，所述浸默阀用于在气压作用下移动以打开所述消防液出口。
优选地，所述浸默阀总成还包括排气仓，所述排气仓的进气口与所述浸默阀之间形成开闭配合关系，所述排气仓被设置为：当所述电芯模组发生热失控时，所述浸默阀用于在气压作用下移动以打开所述进气口。
进一步优选地，所述排气仓设置于所述消防液存储仓邻近所述电芯模组的一侧，所述进气口朝向与所述消防液出口朝向相同。
进一步优选地，所述进气口包括排气通道和分别位于所述排气通道两侧的消防液通道，所述排气通道位于所述电芯模组的防爆阀上方。
进一步优选地，所述排气通道和所述消防液通道之间设置有防水结构。
进一步优选地，所述消防液存储仓和所述排气仓中间设置有隔板，所述浸默阀贯穿设置于所述隔板上；所述浸默阀上部向外侧延伸形成上密封板，所述上密封板与所述消防液出口之间形成密封；所述浸默阀下部向外侧延伸形成下密封板，所述下密封板与所述进气口之间形成密封。
进一步优选地，所述浸默阀相对的两侧面均设置为内凹面，所述内凹面包括第一斜面和第二斜面，所述第一斜面用于与所述隔板止抵或分离，所述第二斜面用于引导消防液流向所述消防液通道处。
进一步优选地，所述浸默阀端面设置有相交的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽用于连通所述消防液存储仓和所述排气仓，所述第二凹槽用于连通所述浸默阀两侧的所述排气仓，所述第一凹槽和所述第二凹槽均与所述进气口避让设置。
进一步优选地，所述下密封板与所述进气口之间通过设置密封胶形成密封。
优选地，所述浸默阀顶部设置有止动装置，所述止动装置用于限制所述浸默阀被顶起后的最大位移。
优选地，所述浸默阀总成包括多个阵列分布的分段式浸默阀，所述浸默阀与所述电芯模组中的单电芯一一对应设置。
一种浸默式二次电池装置，包括箱盖、箱体、电芯模组以及如前所述的浸默阀总成，所述浸默阀总成设置于所述箱盖内部。
优选地，所述电芯模组中的顶盖采用弧形设计，所述顶盖中部的防爆阀区域设置为最低点。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明无需额外设置电子器件（温感探测器和烟感探测器），通过浸默阀和消防液存储仓的联动设置，当热失控气体达到开启压力时，浸默阀在气压作用下移动即可打开消防液存储仓，能够及时遏制电池热失控，反应灵敏；同时，浸默阀的设置也避免了因电子器件容易故障失效而无法启动灭火的缺陷。
本发明通过浸默阀、消防液存储仓和排气仓的联动设置，当热失控气体达到开启压力时，浸默阀在气压作用下移动可以同时打开消防液存储仓和排气仓，在对电池浸默的同时可以减少内部压力，降低爆炸的风险；此外，浸默阀一阀两用，浸默阀总成的集成度高，占用空间小，对电芯模组的容纳空间及产品能量密度影响较小。
本发明将浸默阀总成采用分段式的浸默阀，其沿二次电池装置长度方向通长固定于箱盖内部，浸默阀总成仅占据了箱盖的内部空间，不会影响电芯模组的容纳空间及产品能量密度；同时，分段式的浸默阀与下方的单电芯一一对应设置，能够及时在电池防爆阀开始产气至出现明火之前做出响应，且能够实现精准浸默，进一步提升了电池在热失控时的浸默效果。
本发明将排气仓的进气口设置为三个通道：一个排气通道和两个消防液通道，并在排气通道和消防液通道之间设置防水结构；当电池发生热失控需要向外排气时，三个通道同时分离，排气通道位于防爆阀的正上方处于一直排气状态，两个消防液通道可以辅助排气通道一起向排气仓排气，增加了排气量；此外，由于两个消防液通道受到高温气体的影响较小，因此消防液可以顺着浸默阀壁面和消防液通道流向下方的电芯上延缓热失控，而且由于防水结构的存在，消防液不会流向排气通道，不影响排气通道的排气效果。
本发明对顶盖采用弧形设计，让浸默后的消防液能够汇聚到电池顶盖的防爆阀区域，使消防液能够优先进入电池内部，改善对热失控抑制的效果。
本发明在浸默阀端面设置有十字交叉的第一凹槽和第二凹槽，可以确保电池腔和浸默腔之间的气压平衡，保证气体可以进入到消防液存储仓和排气仓，有利于消防液的顺利下流。
附图说明
图1为本发明浸默阀总成的剖面结构示意图；
图2为图1中取消浸默阀的剖面结构示意图；
图3为本发明浸默阀的立体结构示意图；
图4为本发明浸默式二次电池装置的立体结构示意图；
图5为本发明浸默式二次电池装置的剖面结构示意图；
图6为本发明单电芯的立体结构示意图。
附图标记说明：1-箱盖；2-箱体；3-电芯模组；31-单电芯；311-顶盖；312-防爆阀；4-浸默阀总成；41-消防液存储仓；411-消防液出口；42-排气仓；421-进气口；4211-排气通道；4212-消防液通道；422-排气口；43-浸默阀；434-上密封板；435-下密封板；436-内凹面；4361-第一斜面；4362-第二斜面；437-第一凹槽；438-第二凹槽；45-防水结构；46-隔板；47-止动装置。
实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
请参阅图1-3，本发明提供一种浸默阀总成，浸默阀总成包括消防液存储仓41和浸默阀43，消防液存储仓41上设置有朝向电芯模组3的消防液出口411，消防液出口411与浸默阀43之间形成开闭配合关系，浸默阀43被设置为：当电芯模组3发生热失控时，浸默阀43用于在气压作用下移动以打开消防液出口411。
由上述结构设计可知，本发明通过设置消防液出口朝向以及在消防液出口上配置能够依靠气压作用下移动的浸默阀，浸默阀移动可以打开消防液出口，实现对电芯模组的精准浸没。
请参阅图1和2，在一实施例中：
浸默阀总成包括消防液存储仓41、浸默阀43和排气仓42，排气仓42的进气口421与浸默阀43之间形成开闭配合关系，排气仓42被设置为：当电芯模组3发生热失控时，浸默阀43用于在气压作用下移动以打开进气口421。
由上述结构设计可知，本实施例在消防液存储仓41的基础上进一步通过设置排气仓42以及限定进气口421与浸默阀43之间的配合关系，能够通过热失控产生的气体实现对浸没阀总成的移动，进而可以将消防液存储仓41和排气仓42联动开启。
进一步地，排气仓42设置于消防液存储仓41邻近电芯模组3的一侧，进气口421朝向与消防液出口411朝向相同。具体的，排气仓42位于消防液存储仓41下方，进气口421朝向与消防液出口411朝向均向下并对准电芯模组的顶盖。
请参阅图1和2，在一实施例中：
进气口421包括排气通道4211和分别位于排气通道4211两侧的消防液通道4212，排气通道4211位于电芯模组3的防爆阀312上方。
由上述结构设计可知，当电池发生热失控需要向外排气时，三个通道同时打开，排气通道4211位于防爆阀312的正上方处于一直排气状态，两个消防液通道4212可以辅助排气通道4211一起向排气仓42排气，增加了排气量；此外，由于两个消防液通道4212受到高温气体的影响较小，因此消防液可以顺着浸默阀43壁面和消防液通道4212流向下方的电芯上以延缓热失控。
进一步地，排气通道4211和消防液通道4212之间设置有防水结构45。防水结构45可采用竖向设置的防水板，由于防水结构45的存在，消防液不会流向排气通道4211，防止消防液在向下浸默的过程中堵塞排气通道4211，不影响排气通道4211的排气效果。
请参阅图1和2，在一实施例中：
消防液存储仓41和排气仓42中间设置有隔板46，浸默阀43贯穿设置于隔板46上；浸默阀43上部向外侧延伸形成上密封板434，上密封板434与消防液出口411之间形成密封；浸默阀43下部向外侧延伸形成下密封板435，下密封板435与进气口421之间形成密封。具体的，下密封板435与进气口421之间通过设置密封胶形成密封。当密封胶遇到高温气体会融化，浸默阀43在高温气体压力作用下上移，从而打开进气口421。
由上述结构设计可知，通过设置上密封板434和下密封板435，使得浸默阀43能够更好地与消防液出口411和进气口421之间形成密封。
请参阅图3，在一实施例中：
浸默阀43相对的两侧面均设置为内凹面436，内凹面436包括第一斜面4361和第二斜面4362，第一斜面4361用于与隔板46止抵或分离，第二斜面4362用于引导消防液流向消防液通道4212处。
由上述结构设计可知，当浸默阀43上移时，第一斜面4361与隔板46之间存在间隙，消防液可以顺着第二斜面4362下流至下密封板435上，从下密封板435的外沿流向消防液通道4212内，从而对下方的电芯进行灭火。
请参阅图3，在一实施例中：
浸默阀43端面设置有相交的第一凹槽437和第二凹槽438，第一凹槽437用于连通消防液存储仓41和排气仓42，第二凹槽438用于连通浸默阀43两侧的排气仓42，第一凹槽437和第二凹槽438均与进气口421避让设置。
由上述结构设计可知，这样做可以确保电池腔和浸默腔之间的气压平衡，保证气体可以进入到消防液存储仓41和排气仓42，有利于消防液的顺利下流。
进一步地，浸默阀43顶部设置有止动装置47，止动装置47用于限制浸默阀43被顶起后的最大位移。止动装置47可以为拉伸弹簧，也可以是机械尺寸装置，镶嵌在浸默阀43顶部。
请参阅图3，在一实施例中：
浸默阀总成4包括多个阵列分布的分段式浸默阀43，浸默阀43与电芯模组3中的单电芯31一一对应设置。
由上述结构设计可知，将浸默阀43与单电芯31对齐排列，实现电芯单独精准浸默，能够及时在电池防爆阀312开始产气至出现明火之前做出响应，进一步提升了电池在热失控时的浸默效果。
基于上述浸默阀总成的结构设计方案，本发明还提供一种浸默式二次电池装置。
请参阅图4和5，在一实施例中：
浸默式二次电池装置，其特征在于：包括箱盖1、箱体2、电芯模组3以及浸默阀总成4，浸默阀总成4设置于箱盖1内部。
由上述结构设计可知，将消防液存储仓41和排气仓42集成在箱盖1内部，这样可以避免浸默阀总成4占用下方电芯模组的容纳空间，提高电池能量密度，在热失控时可以将高温废气排除的同时利用高温气体触发浸默阀43，提高了浸默装置的探测灵敏度和鲁棒性。
请参阅图6，在一实施例中：
电芯模组3中的顶盖311采用弧形设计，顶盖311中部的防爆阀312区域设置为最低点。
由上述结构设计可知，这样可以让浸默后的消防液能够汇聚到电池顶盖的防爆阀312区域，使消防液能够优先进入电池内部，改善对热失控抑制的效果。
基于上述结构设计，本发明浸默阀总成的工作原理为：
当电池出现热失控，高温气体会从电池的防爆阀312喷出，而位于热失控电池正上方的排气通道4211的位置与电池防爆阀312处于统一轴线，高温气体会融化浸默阀43与排气仓42之间的密封胶，同时电池仓的高压会将浸默阀43向上顶起，打开消防液出口411和进气口421，高温气体会通过排气通道4211和消防液通道4212进入排气仓42内部进而排出装置，消防液会顺着浸默阀43的内凹面436下流至消防液通道4212内，并落入下方的顶盖311上，消防液顺着顶盖311的弧度向中部汇聚到防爆阀312区域，通过防爆阀312进入电池内部，对热失控进行遏制。
其中，浸默阀43的材质可以选用7系铝合金或者选用8系铝合金，这是因为铝合金的质地较轻，对浸默阀开启压力的影响较小，这样只需考虑浸默阀43与排气仓42之间的密封胶所产生的粘结力即可。
一般将单电芯31发生热失控时，防爆阀312的开启压力设定为浸默阀43的开启压力，确保在边界条件以下时浸默阀43能够顺利开启。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种浸默式二次电池装置，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种浸默阀总成，其特征在于：所述浸默阀总成包括消防液存储仓(41)和浸默阀(43)，所述消防液存储仓(41)上设置有朝向电芯模组(3)的消防液出口(411)，所述消防液出口(411)与所述浸默阀(43)之间形成开闭配合关系，所述浸默阀(43)被设置为：当所述电芯模组(3)发生热失控时，所述浸默阀(43)用于在气压作用下移动以打开所述消防液出口(411)；
所述浸默阀总成还包括排气仓(42)，所述排气仓(42)的进气口(421)与所述浸默阀(43)之间形成开闭配合关系，所述排气仓(42)被设置为：当所述电芯模组(3)发生热失控时，所述浸默阀(43)用于在气压作用下移动以打开所述进气口(421)；
所述消防液存储仓(41)和所述排气仓(42)中间设置有隔板(46)，所述浸默阀(43)贯穿设置于所述隔板(46)上；所述浸默阀(43)上部向外侧延伸形成上密封板(434)，所述上密封板(434)与所述消防液出口(411)之间形成密封；所述浸默阀(43)下部向外侧延伸形成下密封板(435)，所述下密封板(435)与所述进气口(421)之间形成密封。
2.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述排气仓(42)设置于所述消防液存储仓(41)邻近所述电芯模组(3)的一侧，所述进气口(421)朝向与所述消防液出口(411)朝向相同。
3.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述进气口(421)包括排气通道(4211)和分别位于所述排气通道(4211)两侧的消防液通道(4212)，所述排气通道(4211)位于所述电芯模组(3)的防爆阀(312)上方。
4.根据权利要求3所述的浸默阀总成，其特征在于：所述排气通道(4211)和所述消防液通道(4212)之间设置有防水结构(45)。
5.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述浸默阀(43)相对的两侧面均设置为内凹面(436)，所述内凹面(436)包括第一斜面(4361)和第二斜面(4362)，所述第一斜面(4361)用于与所述隔板(46)止抵或分离，所述第二斜面(4362)用于引导消防液流向所述消防液通道(4212)处。
6.根据权利要求5所述的浸默阀总成，其特征在于：所述浸默阀(43)端面设置有相交的第一凹槽(437)和第二凹槽(438)，所述第一凹槽(437)用于连通所述消防液存储仓(41)和所述排气仓(42)，所述第二凹槽(438)用于连通所述浸默阀(43)两侧的所述排气仓(42)，所述第一凹槽(437)和所述第二凹槽(438)均与所述进气口(421)避让设置。
7.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述下密封板(435)与所述进气口(421)之间通过设置密封胶形成密封。
8.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述浸默阀(43)顶部设置有止动装置(47)，所述止动装置(47)用于限制所述浸默阀(43)被顶起后的最大位移。
9.根据权利要求1所述的浸默阀总成，其特征在于：所述浸默阀总成(4)包括多个阵列分布的分段式浸默阀(43)，所述浸默阀(43)与所述电芯模组(3)中的单电芯(31)一一对应设置。
10.一种浸默式二次电池装置，其特征在于：包括箱盖(1)、箱体(2)、电芯模组(3)以及权利要求1-9任一项所述的浸默阀总成(4)，所述浸默阀总成(4)设置于所述箱盖(1)内部。
11.根据权利要求10所述的浸默式二次电池装置，其特征在于：所述电芯模组(3)中的顶盖(311)采用弧形设计，所述顶盖(311)中部的防爆阀(312)区域设置为最低点。
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