DE202016001797U1 - Transportvorrichtung für Lithiumbatterien in einem Flugzeug - Google Patents
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Abstract
Transportvorrichtung (10) für Lithiumbatterien (20) in einem Flugzeug (100), insbesondere in einem Frachtraum (110), mit: einem Behälter (1) und einem Deckel (2), wobei in dem Behälter (1) Lithiumbatterien (20) angeordnet sind und der Deckel (2) den Behälter (1) während eines Transports der Lithiumbatterien (20) verschließt; und einem Absperrventil (30), wobei das Absperrventil (30) freigesetztes Elektrolyt (7) der Lithiumbatterien (20) innerhalb des Behälters (1) neutralisiert oder nach außen führt.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung für Lithiumbatterien in einem Flugzeug.
- In der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „Lithiumbatterien” Primärzellen, Lithium-Metall-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Polymer-Batterien verstanden, wobei diese wieder aufladbar sein können.
- Lithiumbatterien finden insbesondere eine breite Anwendung in diversen elektronischen und mikroelektronischen Bauteilen. Vorteile von Lithiumbatterien gegenüber anderen Primärzellen mit wässrigen Elektrolyten wie beispielsweise Alkali-Mangan-Batterie oder Zink-Kohle-Batterie, oder herkömmlichen Batterien sind eine höhere Energiedichte sowie eine höhere spezifische Energie, die hohe Zellspannung, die sehr lange Lagerfähigkeit durch geringe Selbstentladung sowie der weite Temperaturbereich für Lagerung und Betrieb.
- Lithiumbatterien sind weltweit gefragt, so dass ein schnelles Bereitstellen von Lithiumbatterien an unterschiedlichen Orten der Welt zu Gewähr leisten ist.
- Ein schnelles und agiles Transportmittel stellt hierbei ein Transport von Lithiumbatterien per Flugzeug, insbesondere Passagierflugzeuge, dar.
- Bei einem Transport von Lithiumbatterien per Flugzeug ist das Regelwerk für den Transport von Gefahrgut der internationalen Zivilluftfahrtorganisation zu beachten. Bestimmungen des Regelwerks sehen vor, welche Gefahrgüter im Luftverkehr versendet werden dürfen und wenn ja, welche Netto-Menge pro Versandstück nicht überschritten werden darf. Außerdem muss eine Verpackung und der Transport der Gefahrgüter nach besonderen Richtlinien vorgenommen werden. Bei dem Transport von Lithiumbatterien ist auf eine bestimmte Deklaration, Verpackung und Markierung zu achten.
- Die aktuellen Vorschriften sehen keinerlei Brandschutz auf Verpackungsebene vor. Der Transport von Lithium-Metall-Batterien ist schon seit 2015 auf Passagiermaschinen verboten. Zum 01. April 2016 wird auch der Transport von Lithium-Ionen-Batterien in Passagiermaschinen auf Grund mangelnder Schutzfaktoren verboten sein. Für den Transport von Lithium-Ionen-Batterien wird es für Frachtmaschinen zum 01. April 2016 ebenfalls weitere Richtlinien geben.
- Eine mögliche Lösung ist die Verwendung von sogenannten „Gel-Pakets”, welche auf die Lithiumbatterien gelegt werden, wobei im Falles eines thermischen Durchgehens die Lithiumbatterien durch eine Flüssigkeit des Gel-Pakets abgekühlt bzw. heruntergekühlt werden, so dass es nicht zu einer Kettenreaktion mit angrenzenden bzw. benachbarten Zellen kommt.
- Um einen möglichst sicheren Transport von Lithiumbatterien zu ermöglichen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bisher bekannte Transportvorrichtung für Lithiumbatterien weiterzuentwickeln.
- Offenbarung der Erfindung
- Die Erfindung schafft eine Transportvorrichtung für Lithiumbatterien in einem Flugzeug nach Anspruch 1.
- Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
- Vorteile der Erfindung
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht insbesondere darin, ein durch ein externes Feuer bzw. ein thermisches Durchgehen freigesetztes Elektrolyt sowie hierdurch freiwerdende Energie in Form von Wärme, Hitze und Druckstößen nach außen zu führen, zu neutralisieren oder diese weitestgehend nach außen, insbesondere thermisch, zu isolieren.
- Die vorliegend beschriebene Transportvorrichtung für Lithiumbatterien in einem Flugzeug umfasst einen Behälter und einen Deckel, wobei in dem Behälter Lithiumbatterien angeordnet sind. Der Deckel verschließt den Behälter während eines Transports der Lithiumbatterien. Der Deckel kann den Behälter insbesondere hermetisch verschließen. Der Behälter weist insbesondere einen Innenraum oder Hohlraum auf, in dem eine Vielzahl von Lithiumbatterien angeordnet und durch die Transportvorrichtung transportiert werden können. Beispielsweise umfasst der Behälter eintausendachthundertundsechzig Lithiumbatterien.
- Die Transportvorrichtung umfasst ferner ein Absperrventil, wobei das Absperrventil freigesetztes Elektrolyt der Lithiumbatterien innerhalb des Behälters neutralisiert oder nach außen führt. Hierbei kann das Absperrventil in Abhängigkeit eines Innendrucks in dem Behälter fungieren. Die vorliegend beschriebene Transportvorrichtung kann beispielsweise mehrere, insbesondere zwei, Absperrventile aufweisen, um eine Zuverlässigkeit hinsichtlich der Funktionalität der Transportvorrichtung zu erhöhen.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Neutralisieren des freigesetzten Elektrolyts durch einen dem Absperrventil vorgeschalteten Katalysator. Durch den vorliegend beschriebenen Katalysator kann das freigesetzte Elektrolyt in gasförmiger Form derart chemisch neutralisiert bzw. zersetzt werden, dass es seine hochentzündliche und/oder giftige Eigenschaft verliert. Vorteilhaft stellt ein katalysiertes Elektrolyt für Frachtflugzeuge und Passagierflugzeuge keine Gefahr für eine Feuerbildung oder eine Explosion dar.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das nach außen Führen des freigesetzten Elektrolyts mittels einer mit dem Absperrventil verbundenen Leitung. Unter einem Absperrventil versteht man im vorliegenden Zusammenhang ein unidirektional durchlässiges Ventil, welches ein Medium – beispielsweise ein freigesetztes Elektrolyt – aus dem Behälter nach außen durchlässt. Das durch das Absperrventil hindurchgelassene freigesetzte Elektrolyt kann mittels der Leitung außerhalb des Flugzeugs geleitet werden, so dass dieses sich nicht mehr im Frachtraum befindet und keine weitere Feuergefahr oder Explosionsgefahr darstellt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung blockiert das Absperrventil eine Frischluftzufuhr in den Behälter. Das Absperrventil kann ein Kugelventil, Rückschlagventil oder Sperrventil sein. Mit anderen Worten führt das vorliegend beschriebene Absperrventil das freigesetzte Elektrolyt, insbesondere in gasförmiger Form, nach außen und verhindert somit insbesondere einen zu starken Überdruck innerhalb des Behälters. Gleichzeitig verhindert es das Einströmen von Sauerstoff, in Form von Frischluft, welches im Zusammenhang mit dem freigesetzten Elektrolyt und einer Zündenergie eine Explosionsgefahr innerhalb des Behälters darstellt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das freigesetzte Elektrolyt auf ein thermisches Durchgehen zumindest einer der Lithiumbatterien zurückführbar und ein sich in dem Behälter aufbauender Druck ist durch das Absperrventil nach außen abführbar. Unter „thermisches Durchgehen” versteht man eine chemische exotherme Reaktion innerhalb der Zelle, wodurch sich die Zelle stark aufheizt und insbesondere das hierbei freisetzende Elektrolyt entzündet. Durch die vorliegend beschriebene Transportvorrichtung lässt sich vorteilhaft, dass durch das thermische Durchgehen freigesetzte Elektrolyt effizient neutralisieren oder aus dem Frachtraum bzw. aus dem Flugzeug entfernen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung liegt das freigesetzte Elektrolyt in gasförmiger oder flüssiger Form in dem Behälter vor. Durch die vorliegend beschriebene Transportvorrichtung lässt sich vorteilhaft, das durch das thermische Durchgehen freigesetzte Elektrolyt in der gasförmigen oder flüssigen Form effizient neutralisieren oder aus dem Frachtraum bzw. aus dem Flugzeug entfernen, wodurch gleichzeitig ein Druckaufbau innerhalb des Behälters verhindert wird.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfassen der Behälter und der Deckel ein feuerfestes Material. Vorteilhaft sind der Behälter und der Deckel gegen sehr hohe Temperaturen resistent.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Behälter Separatoren auf, wobei die Separatoren einen Innenraum des Behälters in zumindest zwei Fächer aufteilen. Vorteilhaft lässt sich auf Basis der Separatoren ein Übergreifen eines Feuers auf die benachbarten Lithiumbatterien vermeiden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfassen die Separatoren ein thermisch und chemisch resistentes Material. Beispielsweise können die Separatoren ein Siliziumdioxid umfassen. Vorteilhaft lassen sich die zumindest zwei Fächer auf Basis des thermisch und chemisch resistenten Materials voneinander isolieren.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Absperrventil einen Drucksensor auf und der Drucksensor misst den sich aufbauenden Druck in dem Behälter. Vorteilhaft lässt sich eine Betriebssicherheit der Transportvorrichtung durch den Drucksensor erhöhen. Folglich lässt sich das Absperrventil insbesondere effizient bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks innerhalb des Behälters öffnen. Ferner kann das Absperrventil eine Monitoring Funktion aufweisen, welche wiederum eine Betriebssicherheit erhöht. Durch die Monitoring Funktion kann gegebenenfalls eine Meldung an ein Cockpit weitergegeben werden, so dass eine Flugzeugbesatzung erforderlichen Maßnahmen einleiten kann.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Absperrventil an einer Seitenfläche des Behälters angeordnet. Beispielsweise befindet sich das Absperrventil an einer Oberkante des Behälters. Dadurch lässt sich das Absperrventil einfacher warten.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
- Von den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Frachtraums eines Flugzeugs mit einer Transportvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
2 eine schematische Darstellung einer Transportvorrichtung zum Erläutern der Transportvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Draufsicht. - Ausführungsformen der Erfindung
- In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1 illustriert eine schematische Darstellung eines Frachtraums110 eines Flugzeugs100 mit einer Transportvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1 bezeichnet Bezugszeichen100 das Flugzeug oder den Frachtraum110 des Flugzeuges100 . In dem Flugzeug100 bzw. dem Frachtraum110 kann die Transportvorrichtung10 für Lithiumbatterien20 angeordnet sein. Die Transportvorrichtung10 kann in sich funktionsfähig und transportierbar sein. Die Transportvorrichtung10 für Lithiumbatterien20 umfasst einen Behälter1 und einen Deckel2 , wobei in dem Behälter1 eine Vielzahl der Lithiumbatterien20 angeordnet sind und der Deckel2 den Behälter1 während eines Transports der Lithiumbatterien20 verschließt. Beispielsweise verschließt der Deckel2 den Behälter1 hermetisch, wobei der Deckel2 und der Behälter1 aus einem feuerfesten Material ausgebildet sind. - Wie in
1 gezeigt ist, umfasst die Transportvorrichtung10 für die Lithiumbatterien20 ein Absperrventil30 , wobei das Absperrventil30 freigesetztes Elektrolyt7 der Lithiumbatterien20 beispielsweise bei Überschreiten eines sich aufbauenden Drucks innerhalb des Behälters1 nach außen führt, wobei dem Absperrventil30 ein Katalysator3 vorgeschaltet ist oder das Absperrventil30 mit einer Leitung4 verbunden ist. Der vorgeschaltete Katalysator3 kann insbesondere das freigesetzte Elektrolyt7 chemisch zersetzen bzw. neutralisieren. Dadurch verliert das den Katalysator3 passierende freigesetzte Elektrolyt7 seine insbesondere hochentzündliche Eigenschaft. Alternativ kann das während eines externen Brandes oder eines thermischen Durchgehens freigesetzte Elektrolyt7 in gasförmiger Form mittels der mit dem Absperrventil30 verbundenen Leitung4 nach außen, also außerhalb des Flugzeuges100 , geleitet werden. Ferner umfasst das Absperrventil30 einen Drucksensor31 , wobei der Drucksensor31 den sich aufbauenden Druck innerhalb des Behälters1 misst. Vorteilhaft lässt sich eine Betriebssicherheit der Transportvorrichtung10 durch den Drucksensor31 erhöhen. Das Absperrventil30 ist hierbei an einer Seitenfläche S1 des Behälters1 angeordnet. Wie in1 illustriert befindet sich das Absperrventil30 an einer Oberkante O1 des Behälters1 . -
2 illustriert eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung10 in Draufsicht. - Die Transportvorrichtung
10 umfasst insbesondere den Behälter1 , wobei der Behälter1 ein feuerfestes Material aufweist. Ein Innenraum12 des Behälters1 kann Separatoren11 aufweisen, wobei die Separatoren11 insbesondere als thermische Isolation an Innenwandfläche I1 des Behälters1 angeordnet sein können, um die Lithiumbatterien20 beispielsweise vor zu schnellem Aufheizen im Falle eines externen Feuers zu schützen. Die Separatoren11 teilen ferner den Innenraum12 des Behälters1 in acht im Wesentlichen gleich große Fächer auf (exemplarisch dargestellt durch die Fächer F1, F2), wobei in den einzelnen Fächern F1, F2 beispielsweise vier oder fünf Lithiumbatterien20 angeordnet sind. Die Separatoren11 umfassen ein thermisch und chemisch resistentes Material. Somit kann insbesondere im Falle eines thermischen Durchgehens von zumindest einer der Lithiumbatterien20 in dem Fach F1 oder Fach F2 ein Übergreifen bzw. Übertreten des Brandes in ein benachbartes Fach vorteilhaft verhindert werden. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Geometrien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
Claims (10)
- Transportvorrichtung (
10 ) für Lithiumbatterien (20 ) in einem Flugzeug (100 ), insbesondere in einem Frachtraum (110 ), mit: einem Behälter (1 ) und einem Deckel (2 ), wobei in dem Behälter (1 ) Lithiumbatterien (20 ) angeordnet sind und der Deckel (2 ) den Behälter (1 ) während eines Transports der Lithiumbatterien (20 ) verschließt; und einem Absperrventil (30 ), wobei das Absperrventil (30 ) freigesetztes Elektrolyt (7 ) der Lithiumbatterien (20 ) innerhalb des Behälters (1 ) neutralisiert oder nach außen führt. - Transportvorrichtung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das Neutralisieren des freigesetzten Elektrolyts (7 ) durch einen dem Absperrventil (30 ) vorgeschalteten Katalysator (3 ) erfolgt. - Transportvorrichtung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das nach außen Führen des freigesetzten Elektrolyts (7 ) mittels einer mit dem Absperrventil (30 ) verbundenen Leitung (4 ) erfolgt. - Transportvorrichtung (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absperrventil (30 ) eine Frischluftzufuhr in den Behälter (1 ) blockiert. - Transportvorrichtung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das freigesetzte Elektrolyt (7 ) auf ein thermisches Durchgehen zumindest eines der Lithiumbatterien (20 ) zurückführbar ist und ein sich in dem Behälter (1 ) aufbauender Druck durch das Absperrventil (30 ) nach außen abführbar ist. - Transportvorrichtung (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Behälter (1 ) und der Deckel (2 ) ein feuerfestes Material umfassen. - Transportvorrichtung (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Behälter (1 ) Separatoren (11 ) aufweist, wobei die Separatoren (11 ) einen Innenraum (12 ) des Behälters (1 ) in zumindest zwei Fächer (F1, F2) aufteilen. - Transportvorrichtung (
10 ) nach Anspruch 7, wobei die Separatoren (11 ) ein thermisch und chemisch resistentes Material aufweisen. - Transportvorrichtung (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Absperrventil (30 ) einen Drucksensor (31 ) aufweist und der Drucksensor (31 ) den sich aufbauenden Druck in dem Behälter (1 ) misst. - Transportvorrichtung (
10 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Absperrventil (30 ) an einer Seitenfläche (S1) des Behälters (1 ) angeordnet ist.
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