CN216818495U - 一种电池专用防火防爆箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池专用防火防爆箱，涉及防火防爆箱技术领域，包括箱体和箱盖，所述箱盖可开启的设置于所述箱体上；所述箱体包括由内向外依次设置的相变保温材料层、粘结层、防爆层、粘结层、防火材料层和外箱体层。该电池专用防火防爆箱能够将保温、防火、防爆、监测预警于一体，能够做到防止因电池解体或爆炸、连续热传导的反应、起火燃烧和高温以及电解液泄漏，产生一系列腐蚀性、易燃性气体或蒸汽等，从而造成更大的危险和灾害，能够快速监测到危险，方便移动隔离，为救援、维修争取时间。同时电池防爆箱的结构在承受高温时，不出现严重的结构变形，密封性良好，不使火焰及有毒气体冒出，箱体结构表面温度低于人体能够承受的温度。

Description

一种电池专用防火防爆箱

技术领域

本实用新型涉及防火防爆箱技术领域，特别是涉及一种电池专用防火防爆箱。

背景技术

电池在人们的日常生活中应用越来越普遍，而锂电池相较于其他电池来讲，质量轻、体积小，当前市场上的很多产品例如新能源汽车、电动工具、计算机、消费类电子和通讯产品都用了锂电池作为动力。由电池引发的火灾不同于传统火灾，尤其是现在常用的锂离子电池，起火速度快，扩展迅速，能够释放大量的有毒烟雾，且具有爆炸冲击的危险。一旦发生起火，极易发生连锁反应，引燃周围的电池系统，而扑灭时需要大量的水进行冷却，否则容易复燃，灭火时间长，且灭火后需要长时间监控。清华大学冯旭宁指出，25Ah三元锂离子动力电池(约具有0.1kWh的电能)在热失控时释放出的能量约为630000J，相当于0.15kgTNT当量，对于一个具有60kWh的纯电动汽车动力系统而言，由热失控扩展而释放出全部能量，相当于释放出90kg TNT当量的能量。在10m3的密闭容器中，将3个锂离子电池加热至热失控，就能够使得空气压力增加7kPa。

某小区将电动自行车锂电池带回家中充电，引发电池发生爆炸起火，造成5人死亡；某小区业主因私自“飞线”给电动车充电引发火灾，至使2辆电动车和低层住户窗户玻璃受损；某专卖店种的一部手机电池发生爆炸，造成1人受伤，7人有害气体吸入中毒，因手机电池自燃引发的事件屡见不鲜。

以上种种案例总体来说，使用电池的设备或电池本身自燃事故的发生，最终还是归结在电池的安全性问题上，完全杜绝锂离子电池的燃烧事故，几乎是不可能的。虽然现有的技术能够将电池事故概率降到非常低，但是在越来越依赖电池的社会中，基数的庞大，使得我们依然不能忽视电池安全。当今时代信息传播如此迅速广泛，如果因电池燃烧爆炸，造成人员伤亡的严重事件，便更容易造成较大的社会影响。

随着电池应用范围的拓展，因电池引发的火灾事故明显增多。由于目前对电池热失控机理了解还不够充分，并不能有效阻止电池内部发生反应而引起的燃烧及爆炸，因此，亟待开展针对电池稳定性监测以及阻止电池发生火灾、爆炸引起的连锁反应等火灾抑制技术的研究，使电池在使用、运输、回收过程当中能够安全稳定运行并及时监测到危险，将因电池损坏产生的经济损失降到最低，为电池防火防爆控制提供理论和技术支撑。

当前的研究重点多是放在电池内部材料或结构方面，让电池即使在击穿状态时，依旧能够做到不起火，电池表面温度低等。最具有代表性的是比亚迪的刀片电池，实现了高稳定性、高安全性。而在电动自行车等低端消费领域，受限于成本的考量下，其安全措施做的就会少很多。在火灾案例当中，我们可以得知，在充电过程中常常出现电路短路导致起火，停靠在旁边的电动自行车也会收到波及，迅速被点燃。在保有量不断攀升，电池安全不过关、安全充电意识不强等因素下，如何最大限度的降低电池燃爆成本，成为一个重要的话题。随着电池的广泛应用，电池的回收和运输处理的讨论越来越多，当电池发生损坏，发生过碰撞等危害到电池安全，需要维修、回收时，如何运输此类极高危险状态的电池，其安全防护还缺乏具体、实用的措施，急需充分探讨。

寻找一种具备模块化，能够快速发现损坏设备，机动性强，方便安全的将故障电源转移，且一定程度上能够隔离火焰和爆炸，让单组电池的损坏失火不影响周围设备的方案，在如今的社会中显得格外重要。

申请公布号CN108649160A的中国发明专利公开的一种专用锂电池充电防爆箱，包括箱体、箱盖、充电接插件、烟感报警器和灭火管。能够避免外部环境尤其是外界火源对锂电池造成危害，避免了锂电池在充电过程中发生燃烧、爆炸事故。设置了烟感报警器，当箱体内的烟雾浓度较高时可报警提醒，且设有灭火管以及灭火剂。该方案具有优异的密封性，具有便携性，但未考虑环境温度对充电性能及充电安全的影响。

申请公布号CN106340602A的中国发明专利公开了一种车用电池充放电防爆箱，该防爆箱在电池隔板下设有灭火介质仓室，能够在电池发生燃爆时，迅速将电池坠入灭火舱室，具有较高的安全性，但该装置体积庞大，不便移动与隔离，对于电动自行车用等小型电池适用性并不强。

发明内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种电池专用防火防爆箱，将保温、防火、防爆、监测预警于一体。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种电池专用防火防爆箱，包括箱体和箱盖，所述箱盖可开启的设置于所述箱体上；所述箱体包括由内向外依次设置的相变保温材料层、粘结层、防爆层、粘结层、防火材料层和外箱体层。

可选的，所述相变保温材料层采用水合盐复合相变材料、脂肪酸—脂肪醇、膨胀珍珠岩复合相变材料、脂肪酸类相变材料、多元醇类相变材料或石蜡中的一种。

可选的，所述粘结层采用聚合硅凝胶。

可选的，所述防爆层采用泡沫铝或燃烧性能为A级的聚合聚苯板。

可选的，所述防火材料层采用纳米硅漂珠板、硅酸铝、岩棉或微纳米硅酸钙板中的一种。

可选的，所述外箱体层采用耐火耐候钢板、Q235钢板、Q460钢板、Q550钢板或Q690钢板中的一种。

可选的，所述防火材料层厚度为2-6厘米。

可选的，所述箱盖内侧设置有温度传感器。

可选的，所述箱盖上设置有报警器。

可选的，所述报警器为蜂鸣器。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)利用相变保温材料，使电池保持在适宜正常工作的温度当中

电池的稳定安全运作对温度的要求较高，电池的工作环境温度对内阻、热耗率、放电容量、循环寿命和电池状态的一致性有一定的影响。相变保温材料能够吸收和释放适量的热能，调节电池箱内的问题。本产品利用相变保温材料，充分利用电池多余热量，使电池保持在最适宜的温度范围内，解决冬季低温下电池衰减，充、放电性能下降等问题，降低电池温度过高破坏电池内化学平衡，进而导致热失控的隐患。

(2)电池防火隔热

高温是触发锂离子电池热失控的最直接原因，研究发现环境温度在250℃以上即可诱发热失控。一旦发生热失控，电池内部的燃烧温度能够达到926℃甚至上千摄氏度。该电池专用防火防爆箱选用一种优质防火隔热材料，能够保证电池在持续燃烧下防火材料不失效，控制火焰不逸出，隔绝高温对周围设备的影响，杜绝因火焰、高温造成的连锁反应。

(3)吸收电池爆炸产生的冲击力

电池热失控引发的爆炸会产生很大的冲击力，采用的防爆材料，能够抵挡因电池爆炸造成的冲击力及爆炸碎屑物的冲击，且不出现严重的结构变形，密封性良好，不使火焰及有毒气体冒出。

(4)监测电池状态

电池异常时，常会释放出大量的热，通过在电池专用防火防爆箱中放置的温度探测器，探测箱体内部电池温度，做到温度超过150摄氏度等异常时发出警报。

(5)方便移动隔离

该电池专用防火防爆箱结构设计合理，便于多种场景下的使用。当电池发生燃爆时，其箱体表面温度低于人体能够承受的温度，大小和质量轻便，对于故障模块能够迅速转移，杜绝失控电池造成的连锁反应。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型电池专用防火防爆箱的剖视结构示意图；

图2为本实用新型电池专用防火防爆箱的正视结构示意图；

图3为本实用新型电池专用防火防爆箱的后视结构示意图；

图4为本实用新型电池专用防火防爆箱的左视结构示意图。

附图标记说明：1、温度传感器；2、报警器；3、提拉把手；4、外箱体层；5、密封胶圈；6、防火材料层；7、防爆层；8、相变保温材料层；9、锁；10、铰链；11、充电孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如1至4图所示，本实用新型提供一种电池专用防火防爆箱，电池专用防火防爆箱上部设置提拉把手3，正前方设置两把锁9，箱体开合处设置三层阶梯型密封槽，密封槽内设耐高温密封胶圈5。

箱盖正上方设置报警器2以及箱盖内设置温度传感器1。

电池专用防火防爆箱左侧设有充电孔11，充电孔11采用与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

电池专用防火防爆箱由内向外顺序设置为相变保温材料层8、粘结层、防爆层7、粘结层、防火材料层6和外箱体层4。

其中相变保温材料层8采用水合盐复合相变材料、脂肪酸—脂肪醇/膨胀珍珠岩复合相变材料、脂肪酸类相变材料、多元醇类相变材料、石蜡等。

防爆层7的材料为泡沫铝、燃烧性能为A(A2)级的聚合聚苯板等毒性小的材料。

防火材料层6选用的材料为纳米硅漂珠板、硅酸铝、岩棉、微纳米硅酸钙板。

外箱体采用耐火耐候钢板、Q235钢板、Q460钢板、Q550钢板、Q690钢板等。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

下面结合具体的实施例对本实用新型中的电池专用防火防爆箱进行更详细的说明。

实施例1：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为水合盐复合相变保温材料。

防爆层7材料为泡沫铝防爆材料。

防火材料层6选用纳米硅漂珠板，3cm厚，耐火极限1小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为耐火耐候钢。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

实施例2：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为脂肪酸—脂肪醇/膨胀珍珠岩复合相变材料。

防爆层7材料为聚氨酯泡沫铝复合材料。

防火材料层6选用纳米硅漂珠板。3.5cm厚，耐火极限1.5小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为Q235钢板。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

实施例3：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为脂肪酸类相变材料。

防爆层7材料为泡沫镁。

防火材料层6选用岩棉。4cm厚，耐火极限2小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为Q460钢板。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

实施例4：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为石蜡相变材料。

防爆层7材料为芳纶纤维平纹织布材料。

防火材料层6选用微纳米硅酸钙板。5cm厚，耐火极限2.5小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为Q550钢板。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

实施例5：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为多元醇类相变材料。

防爆层7材料为苯板颗粒。

防火材料层6选用微纳米硅酸钙板。6cm厚，耐火极限3小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为Q550钢板。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

实施例6：

如图1所示，电池专用防火防爆箱，箱体由内到外设置的材料为防火材料层6、粘结层、防爆层7、粘结层、相变保温材料层8、外箱体层4。

在本实施例中，相变保温材料为多元醇类相变材料。

防爆层7材料为苯板颗粒。

防火材料层6选用微纳米硅酸钙板。6cm厚，耐火极限3小时。

粘结层的材料为聚合硅凝胶。

外箱体层4为Q690钢板。

充电孔11位及箱体开合处均设有与箱体耐火极限相匹配的柔性封堵材料进行密封封堵。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电池专用防火防爆箱，其特征在于，包括箱体和箱盖，所述箱盖可开启的设置于所述箱体上；所述箱体包括由内向外依次设置的相变保温材料层、粘结层、防爆层、粘结层、防火材料层和外箱体层。

2.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述相变保温材料层采用水合盐复合相变材料、脂肪酸—脂肪醇、膨胀珍珠岩复合相变材料、脂肪酸类相变材料、多元醇类相变材料或石蜡中的一种。

3.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述粘结层采用聚合硅凝胶。

4.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述防爆层采用泡沫铝或燃烧性能为A级的聚合聚苯板。

5.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述防火材料层采用纳米硅漂珠板、硅酸铝、岩棉或微纳米硅酸钙板中的一种。

6.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述外箱体层采用耐火耐候钢板、Q235钢板、Q460钢板、Q550钢板或Q690钢板中的一种。

7.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述防火材料层厚度为2-6厘米。

8.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述箱盖内侧设置有温度传感器。

9.根据权利要求1所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述箱盖上设置有报警器。

10.根据权利要求9所述的电池专用防火防爆箱，其特征在于，所述报警器为蜂鸣器。

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