CN219658913U - 一种储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种储能设备，主要解决现有大容量电池将共享管组件作为泄爆通道，因憋压时间长，泄爆效果不理想的问题。该储能设备包括热失控烟气处理系统以及至少一个大容量电池；大容量电池包括第一中空构件和多个并联的单体电池；第一中空构件包括顶部敞口的第一中空箱体以及用于覆盖敞口的第一盖板；第一中空箱体底部与各个单体电池的顶部固定连接，第一中空箱体内腔覆盖各个单体电池顶部的第一通孔，各单体电池顶部的第一通孔或第一中空构件的排放口处设置有泄爆部；热失控烟气处理系统通过汇流件与第一中空构件的排放口连接，用于任意单体电池发生时，对产生的热失控烟气进行处理。

Description

一种储能设备

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体为一种储能设备。

背景技术

随着太阳能、风能等新能源的发展，储能技术也随之发展，由于锂电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低等优点，逐渐成为储能的主流产品。锂电池储能设备的大规模应用，有效提升了可再生能源的利用率。在现有锂电池的应用中，常常需将多个单体电池串、并联或以串并联结合的方式形成电池模组以满足较大容量场景的使用要求。

现有的一种大容量电池(也可称之为电池模组或电池组)，包括并联的若干单体电池以及位于各个单体电池底部的共享管路组件；共享管路组件，用于将若干单体电池的内腔全部贯通，以使该大容量电池中所有单体电池均处于一个电解液体系下；通过共享管路组件能够加强该大容量电池内各个单体电池电解液的均一性，提高循环寿命，还能通过该共享管路组件补充电解液，延长该大容量电池的使用寿命。

另外，该共享管路组件还可以作为泄爆管使用，作为泄爆管使用时，需要在该共享管路组件的任一端设置泄爆膜。当任一单体电池发生热失控时，热失控烟气挤压电解液使得共享管路组件端部的压力大于泄爆膜能够承受的压力，泄爆膜被顶破，热失控烟气从该共享管组件排出。

针对此类大容量电池，当某一单体电池发生热失控时，其内部的热失控烟气需要将该单体电池内部以及共享管内部的部分电解液挤出后才可以排出，又因为各个单体电池的底部和共享管组件是连通的，因此排出共享管组件内电解液的同时，其余单体电池内的电解液因重力作用会流入共享管组件，所以，热失控烟气还可能需要挤出其余单体电池内的电解液之后才可以排出。

综上可以看出，此类大容量电池热失控发生时，憋压时间较长，泄爆效果不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种储能设备，解决现有大容量电池将共享管组件作为泄爆管，因憋压时间长，泄爆效果不理想的问题。

为解决以上问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种储能设备，包括热失控烟气处理系统以及至少一个大容量电池；所述大容量电池包括第一中空构件和多个并联的单体电池；各个单体电池的内腔包括电解液区和气体区；所述第一中空构件包括顶部敞口的第一中空箱体以及用于覆盖敞口的第一盖板；所述第一中空构件沿多个单体电池的排布方向延伸，通过第一中空箱体底部与各个单体电池的顶部固定连接，且第一中空箱体内腔覆盖各个单体电池顶部的第一通孔，各单体电池顶部的第一通孔内或第一中空构件的排放口处设置有泄爆部；所述热失控烟气处理系统通过汇流件与第一中空构件的排放口连接，用于任意单体电池发生时，对产生的热失控烟气进行处理。

进一步地，所述热失控烟气处理系统由点火单元组成，所述点火单元包括N个点火装置,N为大于等于1的整数，所述点火装置包括排烟管和点火器，所述排烟管与汇流件连接，所述点火器用于点燃排烟管排出的热失控烟气。

进一步地，所述热失控烟气处理系统包括吸附单元和点火单元；所述吸附单元包括M个串联或并联的吸附装置，M为大于等于1的整数，所述吸附装置的内腔设有吸附介质，吸附单元的进口与汇流件连接；所述点火单元包括N个点火装置,N为大于等于1的整数，所述点火装置包括排烟管和点火器，所述排烟管与吸附单元的出口连接，所述点火器用于点燃排烟管排出的热失控烟气。

进一步地，所述大容量电池为多个，所述汇流件包括第二汇流管和多个第一汇流管，多个第一汇流管的一端分别与多个大容量电池第一中空构件的排放口一一对应连接，多个第一汇流管的另一端均与第二汇流管连接，第二汇流管的出口与热失控烟气处理系统连接。

进一步地，为了实现批量化生产，第一中空箱体底部开设与各个单体电池第一通孔一一对应的第二通孔；所述第二通孔在各个单体电池壳体顶部的正投影完全覆盖对应第一通孔。

进一步地，所述第一通孔与第二通孔通过第三中空构件连接；所述第二通孔的口径大于第三中空构件与第二通孔连接端的口径，使得第三中空构件能够插入第二通孔。

进一步地，第三中空构件插入第二通孔的一段通过锁紧螺母固定。

进一步地，为了减小各个单体电池之间的差异性，提高大容量电池循环性能，上述大容量电池还包括第二中空构件，所述第二中空构件沿多个单体电池的排布方向延伸，与各个单体电池的电解液区均连通。

进一步地，所述大容量电池和热失控烟气处理系统中至少一个设置在箱体内。

进一步地，所述泄爆部为设置在单体电池第一通孔处的泄爆膜，或者泄爆部为设置在第一中空构件排放口处的泄爆阀。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

1.本实用新型储能设备通过在大容量电池的顶部设置第一中空构件作为泄爆通道，在任意单体电池内腔压力过大时，热失控烟气冲破泄爆部进入第一中空构件，从第一中空构件排出至热失控烟气处理系统，或者热失控烟气冲破第一中空构件排放口处的泄爆部进入热失控烟气处理系统；该种结构中，热失控烟气无需克服电解液压力可直接冲破泄爆部，进入热失控烟气处理系统，憋压时间较短，具有较高的安全性。同时，将第一中空构件设置为分体结构，便于将其从第一中空箱体的敞口端固定在各个单体电池顶部，降低加工难度及加工成本，成品率较高。

2.本实用新型热失控烟气处理系统能够对整个储能设备中大容量电池进行安全性防护，当个别单体电池发生热失控时，热失控烟气通过第一中空构件排出至热失控烟气处理系统进行处理，可对发生热失控单体电池的热失控烟气进行处理，阻止其热扩散，同时，还可避免高温高压气体在有限空间聚集而产生危险，从而将储能设备的损失减少到最小。

3.本实用新型储能设备的热失控烟气处理系统只采用点火装置时，热失控烟气处理系统的成本较低，且与储能设备的连接比较简单。

4.本实用新型储能设备的热失控烟气处理系统采用吸附装置和点火装置时，能够减少点火装置的数量，同时还能够减少点燃产生的明火，储能设备的安全性提升。

5.本实用新型将第一中空构件设计为分体件，其中一部分为一端敞口的第一中空箱体，另一部分为覆盖第一中空箱体敞口的第一盖板；在具体焊接时，焊接头从敞口端伸入，将开设在第一中空箱体底部的第二通孔的边沿与各个单体电池上盖板焊接，最后将第一盖板焊接在敞口端。本实用新型只需要确保第二通孔在各个单体电池顶部的正投影覆盖对应第一通孔，各个第一通孔尽量位于同一平面，各个第二通孔尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔和第二通孔的同心度、各个第二通孔的一致性，对加工精度及装配精度要求较低，弱化加工精度及装配精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿与各个单体电池顶部的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

6.本实用新型还可以利用第三中空构件连接第一通孔和第二通孔，在具体焊接时，焊接头从敞口端伸入，将第二通孔的边沿与第三中空构件焊接，最后将第一盖板焊接在敞口端。本实用新型只需要使得第三中空构件与第二通孔配合的一端口径小于第二通孔，确保第三中空构件能够插入第二通孔即可，不要求插入后二者之间的密封性，通过焊接实现二者的密封，因此对第三中空构件和第二通孔的同心度要求不高，对加工及装配精度要求较低，弱化加工装配精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿与第三中空构件侧壁或端面的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

7.本实用新型大容量电池通过增设第二中空构件，使得各单体电池电解液共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中储能设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中大容量电池的结构示意图一；

图3为本实用新型实施例1中大容量电池的结构示意图二；

图4为本实用新型实施例1中第一中空箱体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中单体电池的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1中第三中空构件与第一中空箱体的连接示意图；

图7为本实用新型实施例2中储能设备(吸附装置串联)的结构示意图；

图8为本实用新型实施例2中储能设备(吸附装置并联)的结构示意图；

图9为本实用新型实施例2中大容量电池的结构示意图；

图10为本实用新型实施例3中大容量电池的结构示意图一；

图11为本实用新型实施例3中大容量电池的结构示意图二；

图12为本实用新型实施例3中单体电池的结构示意图；

图13为本实用新型实施例3中第二中空箱体的结构示意图；

图14为本实用新型实施例3中第四中空构件与第二中空箱体的连接示意图；

图15为本实用新型实施例4中单体电池的结构示意图。

附图标记为：1、大容量电池；2、点火装置；3、吸附装置；4、汇流件；11、单体电池；111、上盖板；112、下盖板；113、第一通孔；114、第四通孔；115-泄爆膜；12、第一中空构件；121、第一中空箱体；122、第一盖板；123、第二通孔；124、排放口；125、敞口端；13、第二中空构件；131、第二中空箱体；132、第二盖板；133、第三通孔；134、注液口；14、第三中空构件；15、第四中空构件；16、锁紧螺母；17、外壳；18、成品电池；19、泄爆阀；21、排烟管；22、点火器；23、触发器；24、阻火器；31、第三汇流管；41、第一汇流管；42、第二汇流管；181、第五通孔。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本说明书中不同地方出现的“其它实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其它实施例互相排斥的实施例。

同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“顶、底、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一至第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例提供一种储能设备，该储能设备包括热失控烟气处理系统以及至少一个大容量电池，其中，大容量电池1包括第一中空构件12以及多个并联的单体电池11；各个单体电池11内腔包括气体区和电解液区，且单体电池11的顶部设有与气体区连通的第一通孔113；第一中空构件12沿多个单体电池11的排布方向延伸，固定在各个单体电池11的顶部，且覆盖各个单体电池11顶部的第一通孔113。

本实施例中，泄爆部设置在单体电池11上，具体的，泄爆部为设置在第一通孔113内的泄爆膜115，泄爆膜115将第一中空构件12内腔与单体电池11的气体区分隔开，不实现贯通。当任意单体电池11第一通孔113内的泄爆膜115被冲破时，该单体电池11的气体区与第一中空构件12实现连通，此时，第一中空构件12为泄爆通道。将第一中空构件12作为泄爆通道，在任意单体电池11发生热失控内腔压力过大时，热失控烟气冲破各个单体电池11顶部第一通孔113内的泄爆膜115进入第一中空构件12，并从第一中空构件12的排放口124排出至后续的热失控烟气处理系统内，热失控烟气处理系统对产生的热失控烟气进行处理。

以下对大容量电池顶部第一中空构件12的设置进行详细描述：

在本实施例中，为了便于后续的加工装配，第一中空构件12为中空箱体，可以采用截面为矩形的中空箱体，也可以采用截面为半圆形的中空箱体。具体第一中空构件12采用分体结构，包括顶部敞口的第一中空箱体121以及用于覆盖敞口端125的第一盖板122，该种分体式结构便于将其从第一中空箱体121的敞口端125固定在各个单体电池11顶部，如可以采用焊接的方式固定，也可以采用螺纹连接配合密封圈密封的方式固定。

如图4和图5所示，上述各个单体电池11的顶部可以理解为各个单体电池11的上盖板111，各单体电池11的上盖板111上设有与气体区连通的第一通孔113，第一通孔113内设置有泄爆部(即泄爆膜115)。第一中空箱体121底部开设多个与第一通孔113一一对应的第二通孔123，同时，第一中空箱体121的侧壁上设置有排放口124。上盖板111上的第一通孔113和第一中空构件12上的第二通孔123可采用以下方案连接：

方案一、将开设在第一中空箱体121底部的第二通孔123的边沿与各个单体电池11顶部焊接，实现第一通孔113与第二通孔123的连接，同时完成第一中空箱体121与各个单体电池11的连接；

本方案只需要各第一通孔113尽量位于同一平面，各第二通孔123尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔113和第二通孔123的同心度，也无需考虑各第一通孔113及第二通孔123的一致性，对加工精度以及装配精度要求较低，弱化加工精度以及装配精度对产品成品率的影响；同时无需专用工装，装配过程较为简单；且焊接时，焊接头从第一中空箱体121的敞口端125伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔123边沿与各个单体电池11顶部的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

方案二、第一通孔113和第二通孔123通过第三中空构件14连接。连接时，先将第三中空构件14固定在单体电池11的上盖板111上，且第三中空构件14的内腔完全覆盖第一通孔113，随后，将第三中空构件14穿过第一中空箱体121上的第二通孔123，将各个第二通孔123边沿与对应第三中空构件14的外壁焊接实现密封，此时，第二通孔123的口径需要略大于第三中空构件14与第二通孔123连接端的口径，使得第三中空构件14能够插入第二通孔123；

该方案对各个第二通孔123的平面度要求不高，只需要使得第三中空构件14与第二通孔123配合的一端口径小于第二通孔123，确保第三中空构件14能够插入第二通孔123即可，不要求插入后二者之间的密封性，通过焊接实现二者的密封，因此对第三中空构件14和第二通孔123的同心度要求不高，对加工精度以及装配精度要求较低，弱化加工精度以及装配精度对产品成品率的影响；同时无需专用工装，装配过程较为简单；且焊接时，焊接头从敞口端125伸入，没有遮挡，可以一次性完成第二通孔123边沿与第三中空构件14侧壁或端面的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

方案三、第一通孔113和第二通孔123通过第三中空构件14连接。如图6所示，与方案二不同的是，本方案中第三中空构件14插入第二通孔123的一段为螺纹段，将锁紧螺母16拧紧在第三中空构件14的螺纹段，使得第一中空箱体121固定在各个单体电池11顶部。

该方案对各第二通孔123的平面度要求不高，只需要使得第三中空构件14与第二通孔123配合的一端口径小于第二通孔123，确保第三中空构件14能够插入第二通孔123即可，不要求插入后二者之间的密封性，因此对第三中空构件14和第二通孔123的同心度要求不高，对加工精度以及装配精度要求较低，弱化加工精度以及装配精度对产品成品率的影响；同时无需专用工装，装配过程较为简单；且通过锁紧螺母16与第三中空构件14配合将第一中空箱体121固定在各个单体电池11顶部，操作方便，过程简单，可实现批量化生产。

当采用上述方案二和方案三时，还具有以下优势：当因加工误差而导致各个单体电池11在高度方向的尺寸存在差异，若各单体电池11的上盖板111无法保持在同一平面时，本实用新型通过第三中空构件14连接第一通孔113和第二通孔123，第三中空构件14在高度方向上可以补偿各个单体电池上盖板111之间的高度差，所以本实用新型对各个上盖板111的平面度要求较低，当各个单体电池11的上盖板111存在一定的高度差时，通过第三中空构件14也可确保第一通孔113和第二通孔123的连接。

上述大容量电池1将第一中空构件12作为泄爆通道，该泄爆通道可将任意单体电池11的热失控烟气排出，热失控烟气处理系统通过汇流件4与第一中空构件12的排放口124连接，对泄爆通道内的热失控烟气进行处理，减缓了发生爆炸等安全事故的风险。同时，该热失控烟气处理系统适用于不同数量的大容量电池1。

当大容量电池1为一个时，直接将第一中空构件12的排放口124通过单个汇流管与排烟管21连接，点火器22对大容量电池1中任意发生热失控的单体电池11的热失控烟气进行处理。

当大容量电池1为多个时，汇流件4包括多个第一汇流管41和第二汇流管42，多个第一汇流管41的一端分别与多个大容量电池1第一中空构件12的排放口124连接，另一端均与第二汇流管42连接，第二汇流管42的出口为整个汇流件4的出口，与热失控烟气处理系统中的排烟管21连接。

如图1所示，本实施例中的热失控烟气处理系统由点火单元组成，点火单元包括至少一个点火装置2，当任意单体电池11发生热失控时，热失控烟气冲破单体电池11第一通孔113内的泄爆膜115，热失控烟气通过第一中空构件12、第一汇流管41、第二汇流管42进入排烟管21内，随后通过点火装置2对其进行点燃处理。上述点火装置2的数量可根据大容量电池1的数量和需求进行设置，可设置为1个、2个、3个或4个等多个，设置为多个时，不仅能够对热失控烟气进行充分点燃，保证可靠点燃，还能够避免单一点火装置2失效或发生故障时，无法可靠点燃热失控烟气产生的安全隐患。

由于本实施例中的热失控烟气处理系统只包括点火单元，使得该热失控烟气处理系统的结构较为简单、成本较低，同时与储能设备的连接比较简单。

如图1所示，单个点火装置2包括排烟管21和设置在排烟管21出口处的点火器22，排烟管21与汇流件4连接(点火装置2为多个时，多个点火装置2的排烟管21的进口均与汇流件4的出口连通)，点火器22在任意单体电池11发生热失控时被开启，随后点燃排烟管21排出的热失控烟气。该点火器22的开启可通过触发器23开启，也可通过BMS(电池管理系统)开启。通过触发器23开启时，触发器23可为不同结构的传感器，可设置在排烟管21内，也可设置在第一中空构件12上，对温度、压力或气体体积分数等参数进行实时检测，当超过设定阈值时即可发出信号启动点火器22。具体的，上述触发器23可为压力传感器、气体传感器或温度传感器中的至少一种。通过触发器23启动时，还可在排烟管21上设置阻火器24，避免燃烧火焰回流对触发器23产生损坏。通过BMS开启时，BMS实时监测大容量电池1的电压、电流以及温度，当任意单体电池11发生热失控，电压、电压以及温度超过阈值时，启动点火器22。

上述点火器22结构可为多种，例如具体可采用现有的电弧式点火器或电阻丝点火器等，电弧式点火器具体可采用脉冲点火器，点火器的供电方式可根据现场环境采用干电池或交流电。若采用电弧式点火器，电弧式点火器安装在排烟管21顶端，当触发器23探测到排烟管21内有热失控烟气时反馈信号到电弧式点火器22的控制电路板，控制电路板接通干电池与升压线圈，升压线圈对电压进行升高后，电弧式点火器中距离很近的电弧发生头间的空气被电离形成电弧，引燃残余的热失控烟气。若采用电阻丝点火器，电阻丝点火器安装在排烟管21顶端，当触发器23探测到排烟管21内有热失控烟气时给出信号到电阻丝点火器，电阻丝点火器的电阻丝急速加热到达气体的可燃温度，随后点燃残余的热失控烟气。

实施例2

如图7至图9所示，本实施例提供一种储能设备，该储能设备包括热失控烟气处理系统以及至少一个大容量电池1，其中，大容量电池1包括第一中空构件12以及多个并联的单体电池11；各个单体电池11内腔包括气体区和电解液区，且单体电池11的顶部设有气体区连通的第一通孔；第一中空构件12沿多个单体电池11的排布方向延伸，固定在各个单体电池11的顶部，且覆盖各个单体电池11顶部的第一通孔。上述热失控烟气处理系统通过汇流件4与第一中空构件12的排放口124连接。

如图9所示，本实施例中，第一中空构件12的设置以及与单体电池11顶部的连接方式均与实施例1相同，与实施例1不同的是，本实施例中的泄爆部设置在第一中空构件12上，具体为设置在第一中空构件12的排放口124处的泄爆阀19。在该种泄爆部的设置方式中，各单体电池11的气体区与第一中空构件12内腔通过第一通孔113和第二通孔123贯通，第一中空构件12使得各单体电池11气体实现共享，从而保障各单体电池11的一致性；即，通过第一中空构件12使所有单体电池11的气体处于同一体系下，使得各单体电池内气压处于一个平衡体系内，减少了各单体电池内气压不一致所带来的各单体电池之间的差异，一定程度上提升了各单体电池11之间的一致性，从而提升了大容量电池1的循环寿命。

将第一中空构件12作为泄爆通道，任意单体电池11发生热失控后，平衡体系内的压力过大时，热失控烟气从第一中空构件12排放口124处的泄爆阀19泄出，排放至后续的热失控烟气处理系统内，热失控烟气处理系统对产生的热失控烟气进行处理。

此外，本实施例中的热失控烟气处理系统与实施例1也不同，本实施例中的热失控烟气处理系统包括吸附单元和点火单元；其中，吸附单元包括M个吸附装置3，M个吸附装置3可通过串联或并联连接；吸附装置3的内腔设有吸附介质，该吸附介质优选为活性炭、分子筛或氧化铝，相对于石墨、蒙脱石、硅酸盐、磷酸盐、多孔玻璃等吸附材料，活性炭、分子筛或氧化铝可同时满足吸附效果和成本的要求。

如图7所示，多个吸附装置3串联时，第1个吸附装置3的进口与汇流件4的出口连接，第i个吸附装置3的出口与第i+1个吸附装置3的进口连接，第M个吸附装置3的出口与点火装置2连接。如图8所示，多个吸附装置3并联时，多个吸附装置3的进口均与汇流件4的出口连接，多个吸附装置3的出口均通过第三汇流管31与点火装置2连接。

本实施例中点火单元包括N个点火装置2，点火装置2的结构与实施例1中点火装置的结构相同，数量也可为一个或多个，但是，其连接方式与实施例1的不同，在本实施例中，N个点火装置2的排烟管21进口与第M个吸附装置3的出口连接，或者与第三汇流管31的连接。

本实施例中，吸附装置3和点火装置2的数量根据实际需求设置，但是，由于增加了吸附装置3，吸附装置3能够对热失控烟气进行一定的吸附处理，因此，点火装置2的数量可相应的减少。此外，吸附装置3在前期对热失控烟气进行吸附处理后，后续点火产生的明火较少，进一步提高了整个储能设备的安全性。

此外，为提高大容量电池的安全性，将大容量电池设置在第一箱体内，第一箱体为密封式箱体，能够避免外部灰尘、水汽进入第一箱体内，对第一箱体内的电池产生影响。同样，也可将上述热失控烟气处理系统设置在第二箱体内，第二箱体不仅能够对热失控烟气处理系统进行保护，还能避免点火装置产生的火焰对大容量电池产生影响。

实施例3

如图10至图14所示，本实施例提供的储能设备与实施例1、实施例2的储能设备相比，热失控烟气处理系统的设置相同，大容量电池的结构有一定变化。本实施例中的大容量电池1包括多个并联的单体电池11和第一中空构件12，单体电池11的数量可根据实际需求进行调整。该单体电池11为单体方壳电池，单体方壳电池包括上盖板111、下盖板112、筒体和电芯组件；此处电芯组件也可以称之为电极组件，由正极、隔膜、负极顺序排列，采用叠片或卷绕工艺装配而成。上盖板111、筒体、下盖板112组成了电池壳体，电芯组件设置在电池壳体内。

与实施例1、实施例2不同的是，本实施例中的大容量电池增加有第二中空构件13。第二中空构件13沿多个单体电池的排布方向延伸，与各个单体电池的电解液区均连通。通过增设第二中空构件13，使得各单体电池11电解液共享来保障各单体电池11的一致性，即，将各单体电池11的电解液腔连通，使所有单体电池11的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池11电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池11之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池1的循环寿命。

为了便于后续的加工装配，本实施例第二中空构件13的截面为矩形，沿多个单体电池11的排布方向延伸，固定在各个单体电池11的底部，此处的底部可以理解为各个单体电池11的下盖板112。各个单体电池11的电解液区通过第二中空构件13连通，具体可以通过以下方案实现：

1)可以通过在各个单体电池11下盖板112以及第二中空构件13开孔的方式实现，具体为在各个单体电池11的下盖板112设有第四通孔114；相对应在第二中空构件13顶部上开设与各个单体电池11第四通孔114一一对应的第三通孔133。第四通孔114和第三通孔133贯通后，各个单体电池11内的电解液即可通过第四通孔114和第三通孔133进入第二中空构件13。

2)还可以通过在各个单体电池11筒体任一侧壁上以及第二中空构件13开孔的方式实现，具体为在各个单体电池11的筒体任一侧壁上设有第四通孔；相对应在第二中空构件13开设与各个单体电池11第四通孔一一对应的第三通孔133。第四通孔和第三通孔133通过外置的管道贯通后，各个单体电池11内的电解液即可通过第四通孔和第三通孔133进入第二中空构件13。

当采用方案1)时，第四通孔114和第三通孔133的贯通可采用以下方案：

方案一、第二中空构件由多段第一子管路相互间过盈配合直接进行密封插接形成；此时多段第一子管路一一设置在单体电池下盖板上，第一子管路沿单体电池排布方向延伸，且与下盖板一体挤压成型，并与下盖板第四通孔相通。

该方案通过插接式的第二中空构件，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。该方案在插接过程中要求各个第一子管路同轴，才能实现有效连接，但是，由于各个第一子管路的同轴度难以保证：另外，在插接时，各个第一子管路之间的偏差会随着插接数量的增多而加大，导致插接数量越多，各个第一子管路之间的同轴度越难以保证；导致装配过程中，成品率随着插接数量的增多而降低。

综上，该方案因相邻两个单体电池的第一子管路很难同轴所以在插接时，可能会导致第一子管路相对于下盖板发生位移，或导致下盖板相对于筒体发生位移，进而导致电池损坏。同时，该方案采用插接式的第二中空构件，由于各个插接部位的挤压强度不同，在热失控发生时，因内腔压力增大，有可能会使得挤压强度较弱的部位出现缝隙，压力进一步增大时，该部位会出现断开的风险，进而导致内腔电解液泄露，引发较严重的安全事故。

方案二、第二中空构件13包括截面为矩形的中空箱体，其中中空箱体为分体结构，由顶部为敞口端的第二中空箱体131以及用于覆盖敞口端的第二盖板132构成，第二中空箱体131上设置有用于注入电解液的注液口134；在第二中空箱体131顶部开设第三通孔133，将开设在第二中空箱体131顶部的第三通孔133的边沿与各个单体电池11底部焊接，实现第四通孔114与第三通孔133的贯通，同时完成第二中空箱体131与各个单体电池11的连接；

本方案第二中空构件13无需插接，在单体电池11排布方向，无需考虑插接同轴问题，也无需担心内腔压力过大而破坏第二中空构件13的问题，只需要各个第四通孔114尽量位于同一平面，各个第三通孔133尽量位于同一平面即可，无需考虑第四通孔114和第三通孔133的同心度、各个第四通孔114及第三通孔133的一致性，对加工精度、装配精度要求较低，弱化加工精度及装配精度对产品成品率的影响；同时无需专用工装，装配过程较为简单；且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第三通孔133边沿与各个单体电池11底部的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

方案三、第二中空构件13包括截面为矩形的中空箱体，其中中空箱体为分体结构，由顶部为敞口端的第二中空箱体131以及用于覆盖敞口端的第二盖板132构成；在第二中空箱体131底部开设第三通孔133；第四通孔114与第三通孔133通过第四中空构件15连通；

本方案第二中空构件13也无需插接，在单体电池11排布方向，无需考虑插接同轴问题，也无需担心内腔压力过大而破坏第二中空构件13的问题，同时对各个第四通孔114以及第三通孔133的平面度要求不高，只需要使得第四中空构件15与第三通孔133配合的一端口径小于第三通孔133，确保第四中空构件15能够插入第三通孔133即可，不要求插入后二者之间的密封性，通过焊接实现二者的密封，因此对第四中空构件15和第三通孔133的同心度要求不高，对加工装配精度要求较低，弱化加工及装配精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有遮挡，可以一次性完成第三通孔133边沿与第四中空构件15侧壁或端面的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

通过对比分析上述方案，本实施例选用方案二和方案三的结构以及装配方法。

需要注意的是：

当因加工误差而导致各个单体电池11在高度方向的尺寸存在差异时，优选第一通孔113和第二通孔123通过第三中空构件14贯通，第三通孔133和第四通孔114通过第四中空构件15连接；通过第三中空构件14和第四中空构件15在高度方向上可以补偿各个上盖板111或下盖板112之间的高度差，当各个单体电池11下盖板112或上盖板111存在一定的高度差时，通过第三中空构件14可确保第一通孔113和第二通孔123的密封连通，通过第四中空构件15可确保第三通孔133和第四通孔114的密封连通。

实施例4

在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，本实施例中的单体电池11采用不同的结构。

如图15所示，本实施例单体电池11包括外壳17以及成品电池18(此处的成品电池18包括成品市售方壳电池)，成品电池18安装于外壳17内部，且成品电池18的底部设有第五通孔181，顶部设置有第一通孔113。第四通孔114设置在外壳17底部，且第四通孔114与第五通孔181相通；外壳17顶部设置第六通孔，且第一通孔113与第六通孔对应，当第一通孔113内设置有泄爆部时，泄爆部被冲破时，第一通孔113和第六通孔贯通。

在本实施例的其它方式中，上述单体电池为市售成品方壳电池，在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，在成品电池18底部形成第四通孔。其次，将第二中空构件和第一中空构件分别固定在各个单体电池底部和顶部。最后，利用外力或者电解液自身打开密封在第四通孔处的密封组件，使得第四通孔和第三通孔贯通。

Claims (10)

1.一种储能设备，其特征在于，包括热失控烟气处理系统以及至少一个大容量电池；

所述大容量电池包括第一中空构件和多个并联的单体电池；各个单体电池的内腔包括电解液区和气体区；

所述第一中空构件包括顶部敞口的第一中空箱体以及用于覆盖敞口的第一盖板；所述第一中空构件沿多个单体电池的排布方向延伸，通过第一中空箱体底部与各个单体电池的顶部固定连接，且第一中空箱体内腔覆盖各个单体电池顶部的第一通孔，各单体电池顶部的第一通孔内或第一中空构件的排放口处设置有泄爆部；

所述热失控烟气处理系统通过汇流件与第一中空构件的排放口连接，用于任意单体电池发生时，对产生的热失控烟气进行处理。

2.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述热失控烟气处理系统由点火单元组成，所述点火单元包括N个点火装置,N为大于等于1的整数，所述点火装置包括排烟管和点火器，所述排烟管与汇流件连接，所述点火器用于点燃排烟管排出的热失控烟气。

3.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述热失控烟气处理系统包括吸附单元和点火单元；

所述吸附单元包括M个串联或并联的吸附装置，M为大于等于1的整数，所述吸附装置的内腔设有吸附介质，吸附单元的进口与汇流件连接；

所述点火单元包括N个点火装置,N为大于等于1的整数，所述点火装置包括排烟管和点火器，所述排烟管与吸附单元的出口连接，所述点火器用于点燃排烟管排出的热失控烟气。

4.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述大容量电池为多个，所述汇流件包括第二汇流管和多个第一汇流管，多个第一汇流管的一端分别与多个大容量电池第一中空构件的排放口一一对应连接，多个第一汇流管的另一端均与第二汇流管连接，第二汇流管的出口与热失控烟气处理系统连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的储能设备，其特征在于，第一中空箱体底部开设有与各个单体电池第一通孔一一对应的第二通孔；所述第二通孔在各个单体电池壳体顶部的正投影完全覆盖对应第一通孔。

6.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于，所述第一通孔与第二通孔通过第三中空构件连接；所述第二通孔的口径大于第三中空构件与第二通孔连接端的口径，使得第三中空构件能够插入第二通孔。

7.根据权利要求6所述的储能设备，其特征在于，第三中空构件插入第二通孔的一段通过锁紧螺母固定。

8.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于，还包括第二中空构件，所述第二中空构件沿多个单体电池的排布方向延伸，与各个单体电池的电解液区均连通。

9.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于：所述大容量电池和热失控烟气处理系统中至少一个设置在箱体内。

10.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于：所述泄爆部为设置在单体电池第一通孔内的泄爆膜，或者泄爆部为设置在第一中空构件排放口处的泄爆阀。