CN212991228U - 防爆电池 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种防爆电池，包括：设置在第一箱体之中的电池模组，所述电池模组包括第一区域和第二区域；与电池模组对应设置的温度调节装置，温度调节装置用于与电池模组进行热交换，以降低电池模组的温度；设置在第二箱体之中的电源控制模组；设置在第一箱体和第二箱体之间的第一泄压装置，用于将第一箱体之中的压力泄放至第二箱体；设置在第二箱体侧壁的第二泄压装置，用于将第二箱体之中的压力泄放至外界，以实现对电池模组的防爆保护。

Description

防爆电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种防爆电池。

背景技术

随着爆炸性混合物环境中使用的各类电子和电气设备对蓄电池容量的要求越来越大，对体积的要求越来越小，现在的工业生产趋于选择使用能量密度更高的锂离子电池。但是，电池能量密度越高，影响其使用安全的因素也越多，因此，对爆炸性混合物环境中使用的锂离子电池的防爆保护要求也更严格。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种防爆电池，以实现对电池模组进行温度调节从而进行防爆保护。

为达上述目的，本实用新型提出了一种防爆电池，包括：第一箱体和第二箱体；设置在所述第一箱体之中的电池模组，其中，所述电池模组包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述电池模组中所有的电极，所述第二区域包括所述电池模组中所有的泄压阀；与所述电池模组对应设置的温度调节装置，所述温度调节装置用于与所述电池模组进行热交换，以降低所述电池模组的温度；设置在所述第二箱体之中的电源控制模组；设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间的第一泄压装置，用于将所述第一箱体之中的压力泄放至所述第二箱体；设置在所述第二箱体侧壁的第二泄压装置，用于将所述第二箱体之中的压力泄放至外界。

在一些实施例中，所述温度调节装置还包括：至少一个温度传感器，用于检测所述电池模组的当前温度；冷却回路，所述冷却回路与所述电池模组对应设置；控制单元，所述控制单元分别与所述至少一个温度传感器和所述冷却回路相连，以根据所述温度传感器检测到的温度对所述冷却回路进行控制。

在一些实施例中，所述冷却回路包括半导体制冷片和散热器，所述半导体制冷片的冷端与所述第一箱体相贴合，所述半导体制冷片的热端与所述散热器相贴合，所述半导体制冷片设置于所述第一箱体的外侧。

在一些实施例中，所述控制单元用于在所述温度达到第一预设温度时控制所述半导体制冷片开启，以及根据所述电池模组的所述温度控制所述散热器的转速。

在一些实施例中，所述冷却回路包括水冷回路和散热器，所述水冷回路的第一换热区设置于所述第一箱体内，所述第二换热区设置于所述第一箱体外，所述第一换热区和所述第二换热区形成冷媒循环回路，所述散热器用于对所述第二换热区进行散热。

在一些实施例中，所述水冷回路设置有与所述控制单元相连的调节阀体，所述控制单元用于根据所述电池模组的所述温度控制所述调节阀体的开度，以及根据所述电池模组的所述温度控制所述散热器的转速。

在一些实施例中，所述防爆电池还包括：浇封结构，所述浇封结构包括第一浇封层和第二浇封层，所述第一浇封层用于覆盖所述第一区域，所述第二浇封层用于覆盖所述第二区域，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述泄压阀打开时的冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层；所述第二浇封层还覆盖所述第一区域，且所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述第一浇封层的抗冲击强度。

在一些实施例中，覆盖所述第二浇封层的第三浇封层，其中，所述第三浇封层在所述泄压阀位置处具有第二开口，所述第二开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀可以经所述第二开口排气，所述第三浇封层的抗冲击强度大于所述第一浇封层的抗冲击强度，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层为硅胶或环氧树脂。

在一些实施例中，所述第一箱体和/或第二箱体为防爆箱体，所述防爆箱体包括：箱体本体；设置在所述箱体本体之上的防爆盖，其中，所述防爆盖通过螺栓与所述箱体本体相连。

在一些实施例中，所述第一箱体和所述第二箱体之间通过第一引线装置使得所述电池模组和所述电源控制模组电连接；所述第二箱体上设置有第二引线装置使得所述电源控制模组与外部电路电连接。

本申请通过分别在第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体上设置泄压装置，形成二级泄放，以在电池发生热失控等故障导致泄压阀打开时通过逐级泄放有效降低电池模组气体排出产生的压力，防止破坏上一层级的壳体，从而避免发生爆炸性极端危害。同时，通过温度调节装置对防爆电池进行温度调节，有效防止电池模组发生热失控等故障。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一实施例的防爆电池的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例的防爆电池的结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例的防爆电池的结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例的防爆电池的结构示意图；

图5为本实用新型第五实施例的防爆电池的结构示意图；

附图标记：

防爆电池1、箱体本体101、防爆盖102；

第一箱体10、第一浇封层11、第二浇封层12、第三浇封层13、电池模组30、电极31、泄压阀32、第一支撑件33、第一压力传感器71；

第二箱体20、第一引线装置21、第二引线装置22、电源控制模组40、第二支撑件41、第一泄压装置50和第二泄压装置60、第二压力传感器72；

半导体制冷片81、散热器82、水冷回路83。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的防爆电池。

图1为本实用新型第一实施例的防爆电池的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例中防爆电池100包括：第一箱体10、第二箱体20、电池模组30、电源控制模组40、第一泄压装置50、第二泄压装置60和温度调节装置。

其中，电池模组30设置在第一箱体10之中，电池模组30包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组中所有的电极31，第二区域包括电池模组中所有的泄压阀32。

应当理解的是，电池模组30，可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成，任一单体锂电池具有正负两个电极31，当电池模组30中设置有N个单体锂电池时，则有N*2个电极31，N为大于1的整数，此时，第一区域包括电池模组30中所有的电极31。同理，第二区域包括电池模组30中所有的泄压阀32。

需要说明的是，电池爆炸一般是指锂电池发生热失控等故障，使得电池内部压力急剧增大，直至冲破包覆电池的外壳发生爆炸。因此，大容量锂电池上通常会带有泄压阀，能够使电池内部的气体压力达到泄压阀的预设阈值时，即可通过打开泄压阀将电池内部气体泄放至电池外部，有效避免电池发生爆炸。

与电池模组30对应设置的温度调节装置，温度调节装置用于与电池模组30进行热交换，以降低电池模组30的温度。

需要说明的是，温度调节装置根据换热冷媒的不同可设置在第一箱体10外侧与电池模组30对应的位置，也可设置在第一箱体10内部，以通过与电池模组30的接触对电池模组30进行热交换，从而通过温度调节装置对电池模组的温度进行调节，使电池模组的温度保持最佳充放电状态，避免出现热失控引发的故障。

电源控制模组40设置于第二箱体之中。

需要说明的是，电源控制模组40与电池模组30电气连接，电池控制模组40用于控制和监测电池模组30充放电状态等。

具体地，如图2所示，第一箱体10和第二箱体20之间通过第一引线装置21使得电池模组30和电源控制模组40电连接。例如，电源控制模组40与电池模组30之间的电控线通过第一引线装置21穿过第一箱体10和第二箱体20之间的壳体。

应当理解的是，第二箱体20还可设置有与外界连通的第二引线装置22，以便于使电源控制模组40与外部电路电连接，其中，外部电路可为用电设备的控制电路，以使电源控制模组40能够根据用电需求对电池模组30的充放电进行控制。

其中，第一引线装置21和第二引线装置22可由一个或多个格兰头组成。

第一泄压装置50设置在第一箱体10和第二箱体20之间，用于将第一箱体10之中的压力泄放至第二箱体20。

第二泄压装置60设置在第二箱体20的侧壁上，用于将第二箱体20之中的压力泄放至外界。

进一步地，由于电池模组30通过泄压阀32将其内部产生的气体写防止电池模组30的外部，但是，由于第一箱体10为密封结构，因此，随着电池模组30的气体持续增多，会使得第一箱体10内的气体压力也逐渐增大，具有爆炸风险。因此，本申请实施例还在第一箱体10和第二箱体20之间设置第一泄压装置50，使得第一箱体10中的压力能够泄放至第二箱体20中，有效降低第一箱体10爆炸的风险。同时，通过第二箱体20形成的缓冲空间，有效降低需要排放的气体的压力，降低防爆电池整体发生爆炸的危险。

进一步地，本申请还在第二箱体20侧壁设置第二泄压装置60，使得电池模组30产生的气体能够最终通过第二泄压装置60泄放至防爆电池100的外部，即，使电池模组30产生的气体依次通过泄压阀32、第一泄压装置50和第二泄压装置60最终排放至防爆电池的外部，有效防止防爆电池爆炸。

由此，本申请通过分别在第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体上设置泄压装置，形成二级泄放，以通过逐级泄放有效降低电池模组30气体排出的压力破坏上一层级的壳体，更不会对外部环境造成爆炸性极端危害。同时，通过温度调节装置对防爆电池进行温度调节，有效防止电池模组发生热失控等故障。

进一步地，在本申请实施例中，第一泄压装置50和第二泄压装置60可为由一个或多个单向阀和/或阻火器组成的阀组。

在一些实施例中，如图3所示，防爆电池100还包括第一浇封层11和第二浇封层12。

第一浇封层11用于覆盖电池模组30的第一区域，第二浇封层12至少覆盖电池模组30的第二区域，其中，第二浇封层12的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以使泄压阀32泄压时冲破第二浇封层。

需要说明的，由于电池中潜在的点火源为带电部件，即，电池模组30中的电极31，本申请通过第一浇封层11将电池模组30的第一区域进行覆盖，即，电池模组30中的电极31通过第一浇封层11与电池模组30外的气体隔离，从而有效防止电池模组30中的电极31产生电火花进而点燃周围环境中的爆炸性气体从而造成爆炸性危险事故。

进一步地，本申请通过第二浇封层12对泄压阀32进行保护，以防止泄压阀32由来自电池模组30外部的力冲破，从而影响电池模组30内部的压力环境，造成电池爆破，有效提高电池模组的可靠性。

同时，第二浇封层12和泄压阀32可由电池模组30内部产生的气体冲破，即，第二浇封层12和泄压阀32能够在电池模组30内部压力急剧增加时，破开，以将电池模组30内部的气体泄出至电池模组30外部，避免电池模组30内部气体持续增多，引发爆炸。

应当理解的是，第一浇封层11具有第一开口，第一开口对应泄压阀32，以使泄压阀32可以经第一开口排气。

可选的，为了进一步对电池模组30中的电极31进行隔离，可使第二浇封层12覆盖第一区域。

其中，第二浇封层12的抗冲击强度小于第一浇封层11的抗冲击强度，使得第二浇封层12能够较容易被电池模组30内部的气体冲破，以实现气体泄放的目的。

防爆电池100还包括第三浇封层13，其中，第三浇封层13覆盖第二浇封层12。

其中，第三浇封层13在泄压阀32处具有第二开口，第二开口对应泄压阀32，以使泄压阀32可以经第二开口排气，第三浇封层13的抗冲击强度大于第一浇封层11的抗冲击强度，第一浇封层11、第二浇封层12和第三浇封层13为硅胶或环氧树脂。

也就是说，本申请通过在第二浇封层12的外侧设置第三浇封层13，能够在泄压阀32打开时，有效限制对第二浇封层12的破坏程度，即，使破坏部分能够被最大程度上限制在泄压阀处，有效降低对第一浇封层11的破坏影响，提高了浇封防护的可靠性。而且，采用硅胶或环氧树脂能够简化浇封层的制造工艺，并且能够保证较好的浇封保护效果，具有较好的实用性和适应性。

进一步地，第一浇封层11、第二浇封层12和第三浇封层13填充满在电池模组30和第一箱体10的侧壁和底部之间的空间，以使其与所述防爆箱体本体紧密贴合和固定电池模组30，防止电池模组在防爆电池1被移动时产生碰撞，造成电池模组30内部发生不必要的反应。

进一步地，防爆电池100还包括第一压力传感器71和第二压力传感器72。

其中，第一压力传感器71设置在第一箱体10之中，第二压力传感器72设置在第二箱体30之中，第二压力传感器72的压力阈值小于第一压力传感器71的压力阈值。

具体地，由于第二压力传感器72的压力阈值小于第一压力传感器71的压力阈值，因此，使得气体通过第一泄压装置50进入到第二箱体20，受到第二箱体20的缓冲减压后的压力，仍然能够达到触发第二压力传感器72的压力阈值，提高压力检测的精确性，确保在箱体内部压力升高时，电源控制模组能及时切断防爆电池与外部电路之间的连接，同时对箱体内部压力进行及时泄压，在最大程度上降低防爆电池的爆炸隐患。

在一些实施例中，如图3所示，第一箱体10和/或第二箱体20为防爆箱体，防爆箱体包括：箱体本体101和防爆盖102。

其中，防爆盖102设置在箱体本体101上，防爆盖102通过螺栓与箱体本体101相连，以便于及时更换和维护电池模组30，节约生产成本。

进一步地，覆盖电池模组30的浇封层和防爆盖之间存在自由空间14，以为泄压阀32打开后的产生气体提供缓冲区域，避免造成防爆箱体发生爆炸性事故等。

进一步地，防爆电池1还包括设置在第一箱体10之中的第一支撑件33，第一支撑件用于支撑并固定电池模组30，设置在第二箱体20之中的第二支撑件41，第二支撑件41用于支撑并固定电源控制模组40。

具体地，温度调节装置还包括：至少一个温度传感器、冷却回路和控制单元。

其中，温度传感器可设置于第一箱体10的内部，用于检测电池模组30的当前温度；冷却回路与电池模组对应设置以与电池模组30进行热交换，从而实现对电池模组30的降温，控制单元分别与至少一个温度传感器和冷却回路相连，以根据温度传感器检测到的温度对冷却回路进行控制。

作为一个可行实施例，如图4所示，冷却回路包括半导体制冷片81和散热器82。

其中，半导体制冷片81的冷端与第一箱体10相贴合，半导体制冷片81的热端与散热器82相贴合，半导体制冷片81设置于第一箱体10的外侧。

需要说明的是，半导体制冷片81包括冷端和热端，冷端用于吸收热量释放冷量，热端用于释放热量，半导体制冷片81通电后根据自身的电学特性维持冷端和热端的温差，当冷端和热端的温差不足以满足换热需求时，则需要通过散热器辅助热端散热，从而提高冷端的制冷量。

进一步地，控制单元(未示出)用于在温度达到第一预设温度时控制半导体制冷片81开启，即，控制半导体制冷片81通电，以使半导体制冷片81利用自身的电学特性对电池模组进行降温。

应当理解的是，在控制单元控制半导体制冷片81开启后利用半导体制冷片81的电学特性对电池模组30进行降温的过程中，可进一步根据温度传感器检测到的温度控制半导体制冷片81的通电电流，以调节半导体制冷片81的制冷量，使半导体制冷片81的制冷量满足对电池模组30的降温需求。

进一步地，随着电池模组30的持续使用，电池模组30的温度会持续增加，或者由于第一箱体10内的电池模组数量较多仅在第一箱体10外侧设置的半导体制冷片81无法满足对多个电池模组30的降温需求。因此，控制单元还用于根据电池模组30的温度控制散热器82的转速，以通过散热器82辅助增大半导体制冷片81热端的散热量，从而增大半导体制冷片82冷端的制冷量，进一步加速降低电池模组30的温度。

作为另一个可行实施例，如图5所示，冷却回路包括水冷回路83和散热器82。

其中，水冷回路83的第一换热区设置于第一箱体10内，第二换热区设置于第一箱体外，第一换热区和第二换热区形成冷媒循环回路，散热器82用于对第二换热区进行散热。

应当理解的是，第一换热区设置有镂空区域(未示出)，镂空区域对应电池模组30的泄压阀32，以便于电池模组30通过泄压阀32进行泄压时泄放的气体能够顺利通过水冷回路83，不会因电池模组30的上方设置水冷回路而导致无法泄压。

需要说明的是，在本实施例中，水冷回路83中的冷媒也为液态冷媒，第一换热区和第二换热区形成冷媒循环回路，即，液态冷媒在第一换热区吸热释放冷量以对电池模组30进行降温，当液态冷媒流至第二换热区时通过散热器对第二换热区内冷媒进行散热降温，以便于冷媒再次流至第一换热区进行吸热。

其中，为了增大对电池模组30的换热面积，可将第一换热区设置于第一箱体10的内部，以便于覆盖第一箱体10中所有的电池模组30，提高降温效果，防止出现远离温度调节装置的电池模组30因散热不及时造成的热失控。

进一步地，为了进一步提高换热量，还可在第一箱体10的外部也设置有第一换热区，以便提高换热量，进一步确保电池模组30温度的可靠性。

其中，水冷回路还设置有与控制单元相连的调节阀体，控制单元用于根据电池模组30的温度控制调节阀体的开度，以便于控制在第一换热区和第二换热区之间的冷媒流量，在电池模组温度较低时可控制阀体保持较小的开度，随着电池模组30的温度增高，可控制阀体的开度逐渐增加，以提高水冷回路中的换热量。

同理，控制单元还可用于根据电池模组30的温度控制控制散热器82的转速，例如，在电池模组30的温度较低时控制散热器82处于较小的转速，以节约能源，随着电池模组30的温度增加而控制散热器82的转速逐渐增大，以通过降低水冷回路中冷媒的温度，确保降低电池模组30的温度。

综上所述，本申请能够通过第一浇封层和第二浇封层对电池模组的电极进行覆盖，有效实现对电极的隔离，避免电池模组电极与环境气体产生电火花发生点燃周围爆炸性气体，同时，本申请通过分别在第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体上设置泄压装置，形成二级泄放，以通过逐级泄放有效降低电池模组30气体排出的压力破坏上一层级的壳体，更不会对外部环境造成爆炸性极端危害。同时，通过温度调节装置对防爆电池进行温度调节，有效防止电池模组发生热失控等故障。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (10)

1.一种防爆电池，其特征在于，包括：

第一箱体和第二箱体；

设置在所述第一箱体之中的电池模组，其中，所述电池模组包括第一区域和第二区域；

与所述电池模组对应设置的温度调节装置，所述温度调节装置用于与所述电池模组进行热交换，以降低所述电池模组的温度；

设置在所述第二箱体之中的电源控制模组；

设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间的第一泄压装置，用于将所述第一箱体之中的压力泄放至所述第二箱体；

设置在所述第二箱体侧壁的第二泄压装置，用于将所述第二箱体之中的压力泄放至外界。

2.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，所述温度调节装置还包括：

至少一个温度传感器，用于检测所述电池模组的当前温度；

冷却回路，所述冷却回路与所述电池模组对应设置；

控制单元，所述控制单元分别与所述至少一个温度传感器和所述冷却回路相连，以根据所述温度传感器检测到的温度对所述冷却回路进行控制。

3.如权利要求2所述的防爆电池，其特征在于，所述冷却回路包括半导体制冷片和散热器，

所述半导体制冷片的冷端与所述第一箱体相贴合，所述半导体制冷片的热端与所述散热器相贴合，所述半导体制冷片设置于所述第一箱体的外侧。

4.如权利要求3所述的防爆电池，其特征在于，所述控制单元用于在所述温度达到第一预设温度时控制所述半导体制冷片开启，以及根据所述电池模组的所述温度控制所述散热器的转速。

5.如权利要求2所述的防爆电池，其特征在于，所述冷却回路包括水冷回路和散热器，

所述水冷回路的第一换热区设置于所述第一箱体内，所述第一箱体外设置有第二换热区，所述第一换热区和所述第二换热区形成冷媒循环回路，所述散热器用于对所述第二换热区进行散热。

6.如权利要求5所述的防爆电池，其特征在于，所述水冷回路设置有与所述控制单元相连的调节阀体，所述控制单元用于根据所述电池模组的所述温度控制所述调节阀体的开度，以及根据所述电池模组的所述温度控制所述散热器的转速。

7.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，所述第二区域包括所述电池模组中所有的泄压阀。

8.如权利要求7所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

浇封结构，所述浇封结构包括第一浇封层和第二浇封层，所述第一浇封层用于覆盖所述第一区域，所述第二浇封层用于覆盖所述第二区域，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述泄压阀打开时的冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层；

所述第二浇封层还覆盖所述第一区域，且所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述第一浇封层的抗冲击强度。

9.如权利要求8所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

覆盖所述第二浇封层的第三浇封层，其中，所述第三浇封层在所述泄压阀位置处具有第二开口，所述第二开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀可以经所述第二开口排气，所述第三浇封层的抗冲击强度大于所述第一浇封层的抗冲击强度，所述第一浇封层、所述第二浇封层和所述第三浇封层为硅胶或环氧树脂。

10.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

所述第一箱体和所述第二箱体之间通过第一引线装置使得所述电池模组和所述电源控制模组电连接；

所述第二箱体上设置有第二引线装置使得所述电源控制模组与外部电路电连接。

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