CN220054925U - 一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，包括运输箱体、电池容纳仓、阻燃气源仓和与各仓对应的仓门，电池容纳仓密封设置且其仓门上设有防爆观察窗，运输箱体内安装有仓内环境监控装置和排气装置，阻燃气源仓内设有阻燃气源装置，电池容纳仓和阻燃气源装置之间连通有进气装置，排气装置、进气装置和阻燃气源装置分别连接至仓内环境监控装置；通过阻燃气源装置向电池容纳仓注入阻燃气体，并在其它各装置的配合下，使仓内压力及阻燃气体的浓度得到保持，若锂电池因热失控而释放出可燃性气体，仓内因无助燃气体不会发生燃烧现象，从而提高并保证了锂电池在存储、转运过程中的安全性，可有效防止火灾事故的发生和财产损失。

Description

一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱

技术领域

本实用新型涉及锂电池运输用具领域，尤其涉及一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱。

背景技术

锂离子电池自问世以来，以其能量密度高、使用寿命长、额定电压高等优点，已在电动汽车与储能行业得到了广泛的应用。由于锂电池具有较高的能量密度，如果在运输过程中发生短路、过热或损坏，可能会引发火灾或爆炸等安全问题。因此，为了保障锂离子电池运输过程中的安全，使用专门的锂电池运输箱是非常重要的。

针对锂电池安全运输的问题，目前研究者提出了各种解决锂电池安全运输的方案。比如：防火隔离，在运输箱内部设有防火隔离层，可以有效地隔离和抑制火灾蔓延；热管理，运输箱内部设有温度控制系统，可以监测和控制温度，防止过热；机械保护，运输箱具备结构坚固的外壳，能够抵御来自外部的冲击和挤压，保护锂电池不受损；漏液防护，运输箱内部设计有漏液防护装置，防止电池液体泄漏；通风设计，使运输箱具备良好的通风系统，能够及时地排出电池产生的气体，减少火灾和爆炸的风险等，同时当锂电池运输箱出现异常时必须要有相应的处理措施，以确保锂电池的安全存储运输。

可以看出，目前对于锂电池运输箱的研究多集中于：1）存储运输过程中对锂电池的监控；2）提高箱体的耐冲击强度，提高减震性，以防止或减缓锂电池因各种原因发生碰撞、挤压，从而导致绝缘受损，发生电池内部短路事故；3）借助消防措施，当锂电池运输箱出现火灾时，通过防火隔离层与消防设施进行灭火。因此关于锂电池运输箱的研究多集中于事前检测和事后消防与控制，而对存储运输过程中锂电池的热失控目前并没有更好的抑制措施。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种运输中锂电池因挤压、碰撞或自身原因等引起热失控时，可有效抑制热失控的蔓延，防止火灾事故发生并扩大的具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，包括运输箱体，所述运输箱体内间隔设有电池容纳仓和阻燃气源仓，对应所述电池容纳仓与所述阻燃气源仓分别设有能够启闭的仓门，且所述电池容纳仓在所述仓门与所述运输箱体的配合下密封设置，与所述电池容纳仓对应的所述仓门上设有透明的防爆观察窗，所述运输箱体内安装有仓内环境监控装置和排气装置，所述排气装置的进气端设于所述电池容纳仓内，所述阻燃气源仓内设有用于产生阻燃气体的阻燃气源装置，所述电池容纳仓和所述阻燃气源装置之间连通有进气装置，所述排气装置、所述进气装置和所述阻燃气源装置分别连接至所述仓内环境监控装置。

作为优选的技术方案，所述仓内环境监控装置包括用于检测所述电池容纳仓压力值的压力传感器、用于检测所述电池容纳仓内阻燃气体浓度的阻燃气体浓度传感器和用于检测所述电池容纳仓内可燃气体浓度的可燃气体浓度传感器，所述阻燃气源仓对应的所述仓门上固定安装有环境监控控制器，所述压力传感器、所述阻燃气体浓度传感器和所述可燃气体浓度传感器分别连接至所述环境监控控制器，所述环境监控控制器上还连接有触摸显示屏和声光报警器，且所述触摸显示屏嵌装于所述阻燃气源仓对应的所述仓门表面，所述声光报警器设于所述运输箱体的顶端。

作为优选的技术方案，所述环境监控控制器包括微处理器、硬盘、内存、系统总线和通讯接口。

作为优选的技术方案，所述通讯接口上连接有信号收发器，所述信号收发器固定于所述运输箱体的顶端。

作为优选的技术方案，所述阻燃气源装置包括设于所述阻燃气源仓内的阻燃气体生成器或阻燃气体高压存储器，且所述阻燃气体生成器或所述阻燃气体高压存储器上的控制阀分别连接至所述环境监控控制器。

作为优选的技术方案，所述排气装置包括排气口，所述排气口上安装有排气电磁阀，且所述排气电磁阀连接至所述环境监控控制器；

所述进气装置包括进气口，所述进气口上安装有进气电磁阀，且所述进气电磁阀连接至所述环境监控控制器。

作为对上述技术方案的改进，所述运输箱体的顶端布置安装有便于装卸的吊环，所述运输箱体的底端布置安装有便于移动的滚轮。

由于采用了上述技术方案，一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，包括运输箱体，所述运输箱体内间隔设有电池容纳仓和阻燃气源仓，对应所述电池容纳仓与所述阻燃气源仓分别设有能够启闭的仓门，且所述电池容纳仓在所述仓门与所述运输箱体的配合下密封设置，与所述电池容纳仓对应的所述仓门上设有透明的防爆观察窗，所述运输箱体内安装有仓内环境监控装置和排气装置，所述排气装置的进气端设于所述电池容纳仓内，所述阻燃气源仓内设有用于产生阻燃气体的阻燃气源装置，所述电池容纳仓和所述阻燃气源装置之间连通有进气装置，所述排气装置、所述进气装置和所述阻燃气源装置分别连接至所述仓内环境监控装置；本实用新型具有以下有益效果：在锂电池的转运或存储过程中，通过阻燃气源装置向电池容纳仓注入阻燃气体，并在仓内环境监控装置、排气装置、进气装置的配合下，使电池容纳仓的压力及阻燃气体的浓度得到保持，若锂电池因热失控而释放出可燃性气体，电池容纳仓内因无助燃气体不会发生燃烧现象，从而提高并保证了锂电池在存储、转运过程中的安全性，可有效防止火灾事故的发生和财产损失。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例去掉仓门后的结构示意图；

图3是图2的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例将阻燃气体高压存储器设置为高压气瓶的结构示意图；

图中：1-运输箱体；2-电池容纳仓；3-阻燃气源仓；4-仓门；5-阻燃气体生成器；6-高压气瓶；7-触摸显示屏；8-声光报警器；9-防爆观察窗；10-信号收发器；11-吊环；12-滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2和图3所示，一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，用于容纳锂电池以供运输使用。具体包括运输箱体1，所述运输箱体1内间隔设有电池容纳仓2和阻燃气源仓3，对应所述电池容纳仓2与所述阻燃气源仓3分别设有能够启闭的仓门4，且所述电池容纳仓2在所述仓门4与所述运输箱体1的配合下密封设置，所述电池容纳仓2和所述阻燃气源仓3形成了两个相对独立的仓体，其中所述电池容纳仓2用于放置锂电池，所述阻燃气源仓3用于安装产生阻燃气体的装置，阻燃气体可以设置为二氧化碳气体、氮气等，也可以设置为惰性阻燃气体如氩气。

当所述运输箱体1内的锂电池发生热失控现象时，必然会导致电池单体过热，从而导致电池内的安全阀打开，释放出电解液与挥发性可燃烟气，如CO、H₂与挥发性有机物VOC，此时由于阻燃气体的存在上述可燃烟气不能获得氧气助燃的条件，就避免了燃爆现象的发生。本实施例的所述电池容纳仓2具有良好的密封性，可以防止仓内的阻燃气体与外界大气的连通，以避免随着运输时间的延长造成仓内阻燃气体浓度下降，在所述电池容纳仓2内可以控制其阻燃气体浓度保持在95%以上，以保证其低氧环境，提高阻燃性能和效果。外部灰尘如果进入所述电池容纳仓2内，再遇潮湿气体时，会导致绝缘线路绝缘性能的下降，因此将所述电池容纳仓2进行密封设置，还可以有效防止因灰尘引起的绝缘线路短路现象，进一步提高了电池的安全性。

所述运输箱体1还内安装有仓内环境监控装置和排气装置，所述排气装置的进气端设于所述电池容纳仓2内，而其出气端可以设于所述阻燃气源仓3内，所述阻燃气源仓3内设有用于产生阻燃气体的阻燃气源装置，所述电池容纳仓2和所述阻燃气源装置之间连通有进气装置，且所述阻燃气源装置的出气端连接至所述进气装置的进气端，所述进气装置的出气端设于所述电池容纳仓2内，所述排气装置、所述进气装置和所述阻燃气源装置分别连接至所述仓内环境监控装置。在上述各装置的配合下，实现所述电池容纳仓2内压力、阻燃气体浓度的控制以及可燃气体浓度的实时检测。

具体地，所述仓内环境监控装置包括用于检测所述电池容纳仓2压力值的压力传感器、用于检测所述电池容纳仓2内阻燃气体浓度的阻燃气体浓度传感器和用于检测所述电池容纳仓2内可燃气体浓度的可燃气体浓度传感器，且所述可燃气体浓度传感器至少包括VOC浓度传感器、H₂浓度传感器和CO浓度传感器。所述阻燃气源仓3对应的所述仓门4上固定安装有环境监控控制器，所述压力传感器、所述阻燃气体浓度传感器和所述可燃气体浓度传感器分别连接至所述环境监控控制器，用于接收并处理上述各传感器的检测信号，形成对应的实时检测值。所述环境监控控制器上还连接有触摸显示屏7和声光报警器8，且所述触摸显示屏7嵌装于所述阻燃气源仓3对应的所述仓门4表面，所述声光报警器8设于所述运输箱体1的顶端。

本实施例在所述环境监控控制器预设有与所述压力传感器配合使用的压力预设值、与所述阻燃气体浓度传感器配合使用的阻燃气体浓度预设值、与所述可燃气体浓度传感器配合使用的可燃气体浓度预设值即VOC浓度预设值、H₂浓度预设值和CO浓度预设值，通过所述触摸显示屏7可以设置和调整上述各预设值，用于将实时检测值与对应的预设值进行比较，当比较结果出现异常时，所述环境监控控制器会启动所述声光报警器8，产生声光报警信号，以及时告知相关人员，以便于能够在第一时间内采取相应的措施，消除危险现象或隐患。例如当阻燃气体的实时检测值小于其预设值时，所述环境监控控制器会控制所述声光报警器8启动报警，同时控制所述阻燃气源装置、所述进气装置和所述排气装置启动，将所述电池容纳仓2内的阻燃气体浓度增加。

所述环境监控控制器包括微处理器、硬盘、内存、系统总线和通讯接口。在所述通讯接口上连接有信号收发器10，所述信号收发器10固定于所述运输箱体1的顶端，可以通过所述信号收发器10进行信号收发，以与远程移动终端进行信号连接，以为远程查询等功能扩展创造可行条件。

本实施例需要使所述电池容纳仓2保持微正压的状态，如使其内气压要大于外界气压50-1000Pa，防止所述电池容纳仓2的密封性不佳，外界空气进入仓内，且势必会携带一定量的氧气，导致阻燃气体的浓度下降，从而降低阻燃性能，上述微正压保持效果即在所述压力传感器与所述环境监控控制器、所述阻燃气源装置、所述进气装置等的配合下完成。当然当所述压力传感器检测到所述电池容纳仓2内压力过大时，则通过所述环境监控控制器启动所述排气装置进行排气，以降低仓内压力维持压力恒定。

具体地，所述排气装置包括排气口，所述排气口上安装有排气电磁阀，且所述排气电磁阀连接至所述环境监控控制器；所述进气装置包括进气口，所述进气口上安装有进气电磁阀，且所述进气电磁阀连接至所述环境监控控制器。所述环境监控控制器控制各电磁阀的启闭，实现所述电池容纳仓2内压力调节、阻燃气体浓度控制与保持的。例如当所述电池容纳仓2内压力过小时，所述环境监控控制器控制所述进气电磁阀与所述阻燃气源装置启动，通过所述进气口向所述电池容纳仓2内充入阻燃气体，以提高仓压；当所述电池容纳仓2内压力过大时，所述环境监控控制器控制所述排气电磁阀打开，对所述电池容纳仓2进行排气泄压。再如，当所述环境监控控制器根据所述阻燃气体浓度传感器的检测信号判定所述电池容纳仓2阻燃气体浓度过低时，则控制所述排气电磁阀与所述进气电磁阀同时打开，并启动所述阻燃气源装置，进行补充阻燃气体直至其浓度高于预设值，先关闭所述排气电磁阀，至仓内进入微正压状态时，关闭所述进气电磁阀和所述阻燃气源装置即可。

所述阻燃气源装置包括设于所述阻燃气源仓3内的阻燃气体生成器5如制氮装置，当然所述阻燃气源仓3上还设有能够实现其内部通风散热的孔，且内部还安装有能够实现阻燃气体生成的电力控制器件等，为本技术领域普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细描述。或者所述阻燃气源装置直接设置为阻燃气体高压存储器如高压气瓶6（如图4所示）、气罐，且所述阻燃气体生成器5或所述阻燃气体高压存储器上的控制阀分别连接至所述环境监控控制器。对于空运的小型所述运输箱体1和海运的大型所述运输箱体1可配置高压气瓶6，以适时补充阻燃气体；而对于车运中型的所述运输箱体1可配置制氮装置。

下面利用氮气作为阻燃气体保护方式为例对本实施例进行说明：

1、由于氮气比重略低于空气，因此可将所述进气口设于所述电池容纳仓2的上部，将所述排气口设于所述电池容纳仓2的下部，同时打开所述进气电磁阀、所述排气电磁阀和所述阻燃气源装置，所述电池容纳仓2内随着氮气的充入，会慢慢将仓内的空气排出。当然，通过合理选择所述运输箱体1的材料，使其强度允许，也可以先将所述电池容纳仓2抽真空，然后再注入氮气。

2、通过所述阻燃气体浓度传感器的检测，所述环境监控控制器判定所述电池容纳仓2内阻燃气体的浓度大于预设值如95%后，则控制所述排气电磁阀关闭，并继续保持充氮气至微正压100Pa后关闭所述进气电磁阀，停止所述阻燃气源装置的气体输出。

3、当所述电池容纳仓2内某一电池或模组发生热失控，出现电解液泄漏时，由于仓内部充满了氮气，电解液及其挥发、分解物则无法与氧气接触，就不会发生爆燃现象，同时利用所述可燃气体浓度传感器能够及时地检测到电解液的泄漏，并通过所述声光报警器8发出报警。由于可燃气体不会发生爆燃，使热失控仅限于已经发生热失控的模组或电池，不会发生热失控的连锁与扩散问题，从而最大限度的保证了其它电池的安全性。

与所述电池容纳仓2对应的所述仓门4上设有透明的防爆观察窗9，通过所述防爆观察窗9可以在巡检时方便地观察仓内电池是否出现异常现象。在所述运输箱体1的顶端布置安装有便于装卸的吊环11，在向运输车辆上装卸时可借助吊装设备与所述吊环11的配合，实现箱体的吊装移动。所述运输箱体1的底端布置安装有便于移动的滚轮12，当所述运输箱体1卸载后，可以推动所述运输箱体1且在所述滚轮12的配合下，完成短距离或小位置的调整，使用更方便轻松。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，包括运输箱体，其特征在于：所述运输箱体内间隔设有电池容纳仓和阻燃气源仓，对应所述电池容纳仓与所述阻燃气源仓分别设有能够启闭的仓门，且所述电池容纳仓在所述仓门与所述运输箱体的配合下密封设置，与所述电池容纳仓对应的所述仓门上设有透明的防爆观察窗，所述运输箱体内安装有仓内环境监控装置和排气装置，所述排气装置的进气端设于所述电池容纳仓内，所述阻燃气源仓内设有用于产生阻燃气体的阻燃气源装置，所述电池容纳仓和所述阻燃气源装置之间连通有进气装置，所述排气装置、所述进气装置和所述阻燃气源装置分别连接至所述仓内环境监控装置。

2.如权利要求1所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述仓内环境监控装置包括用于检测所述电池容纳仓压力值的压力传感器、用于检测所述电池容纳仓内阻燃气体浓度的阻燃气体浓度传感器和用于检测所述电池容纳仓内可燃气体浓度的可燃气体浓度传感器，所述阻燃气源仓对应的所述仓门上固定安装有环境监控控制器，所述压力传感器、所述阻燃气体浓度传感器和所述可燃气体浓度传感器分别连接至所述环境监控控制器，所述环境监控控制器上还连接有触摸显示屏和声光报警器，且所述触摸显示屏嵌装于所述阻燃气源仓对应的所述仓门表面，所述声光报警器设于所述运输箱体的顶端。

3.如权利要求2所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述环境监控控制器包括微处理器、硬盘、内存、系统总线和通讯接口。

4.如权利要求3所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述通讯接口上连接有信号收发器，所述信号收发器固定于所述运输箱体的顶端。

5.如权利要求2所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述阻燃气源装置包括设于所述阻燃气源仓内的阻燃气体生成器或阻燃气体高压存储器，且所述阻燃气体生成器或所述阻燃气体高压存储器上的控制阀分别连接至所述环境监控控制器。

6.如权利要求2所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述排气装置包括排气口，所述排气口上安装有排气电磁阀，且所述排气电磁阀连接至所述环境监控控制器；

所述进气装置包括进气口，所述进气口上安装有进气电磁阀，且所述进气电磁阀连接至所述环境监控控制器。

7.如权利要求1所述的一种具有阻燃气体保护的锂电池防爆运输箱，其特征在于：所述运输箱体的顶端布置安装有便于装卸的吊环，所述运输箱体的底端布置安装有便于移动的滚轮。