RU2717076C1 - Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания - Google Patents

Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2717076C1
RU2717076C1 RU2019134315A RU2019134315A RU2717076C1 RU 2717076 C1 RU2717076 C1 RU 2717076C1 RU 2019134315 A RU2019134315 A RU 2019134315A RU 2019134315 A RU2019134315 A RU 2019134315A RU 2717076 C1 RU2717076 C1 RU 2717076C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lithium
hollow heat
sensitive base
ion
fire
Prior art date
Application number
RU2019134315A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Сергеевич Логинов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ"
Priority to RU2019134315A priority Critical patent/RU2717076C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717076C1 publication Critical patent/RU2717076C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты литий-ионных аккумуляторов от возгорания, обеспечивающим повышенное быстродействие в обнаружении и ликвидации очага возгорания литий-ионного аккумулятора. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания содержит литий-ионные ячейки, расположенные в электроизоляционном корпусе, токосъемные контакты, закрепленные на электроизоляционном корпусе, пожаротушащий агент, расположенный во внутренней полости электроизоляционного корпуса, при этом электроизоляционный корпус выполнен в виде первого объемного пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала и второго объемного пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала. В корпусе литий-ионные ячейки герметично закреплены своими концами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках поверхности первого объемного пустотелого термочувствительного основания и второго объемного пустотелого термочувствительного основания, при этом основания закреплены между собой посредством вертикальных стоек и содержат входные патрубки для подачи жидкого пожаротушащего агента и выходные патрубки для отвода жидкого пожаротушащего агента. Повышение надежности защиты литий-ионных ячеек от возгорания является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, к устройствам для защиты литий-ионных аккумуляторов от возгорания, обладающих повышенным быстродействием в обнаружении и ликвидации очага возгорания литий-ионного аккумулятора.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2451367, в котором охарактеризовано устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания и которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
- «N»-литий-ионных ячеек, каждая из которых выполнена в виде первого сепаратора, представляющего собой первую термостойкую пористую подложку, пропитанную электролитом, катод и анод, расположенные по обе стороны первого сепаратора, и первого слоя пористого покрытия, изготовленного из смеси множества неорганических частиц и связующего полимера, и созданного по меньшей мере на одной из поверхностей первой термостойкой пористой подложки, пропитанной электролитом, и объединенные друг с другом литий-ионными ячейками в многослойную структуру литий-ионного аккумулятора;
- непрерывный единичный второй сепаратор, представляющий собой твердый состав, состоящий из полиолефинового пористого слоя с нанесенным на одну из его поверхностей слоя пористого покрытия из смеси множества неорганических частиц и связующего полимера, пропитанного электролитом, помещенный между соседними «N»-литий-ионными ячейками, окружающий соответствующими участками своей поверхности внешние поверхности каждой отдельной «N»-литий-ионной ячейки, преобразующий при воздействии температуры ≥100оС этот твердый состав в жидкую смесь, осуществляющий функцию контроля следящей системы и обеспечивающий при появлении возгорания литий-ионного аккумулятора, за счет плавления твердого состава непрерывного единичного второго сепаратора и закрытия пор, прекращения доступа кислорода к очагу возгорания, чтобы предотвратить возгорание, как минимум, одной ячейки литий-ионного аккумулятора, а следовательно и его защиту от возгорания.
В известном решении очаг возгорания сначала возникает в первом сепараторе и с задержкой времени переходит во второй сепаратор, в котором окончательно обнаруживается (фиксируется) возникновение очага возгорания и осуществляется его последующая ликвидация.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание изобретения к патенту США № US 8733465 В1, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа, и которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
- «N» - электроизоляционных корпусов, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического стакана с крышкой, установленной над внутренней полостью цилиндрического стакана;
- «N» -систем сброса давления, каждая из которых выполнена на внешней поверхности крышки каждого из «N» -цилиндрического стакана;
- «N» -литий-ионных ячеек, выполненных в виде герметичных емкостей цилиндрической формы и установленных с использованием уплотнительных элементов внутри «N» -электроизоляционных корпусов, выполненных в виде цилиндрических стаканов;
- сеть термочувствительных труб, соединяющая выход контейнера с пожар тушащим агентом, с внутренними полостями, последовательно или параллельно соединенными между собой внутренними полостями «N» -электроизоляционных корпусов, выполненных в виде цилиндрических стаканов, и заполняющая внутренние полости «N» -электроизоляционных корпусов, выполненных в виде цилиндрических стаканов, пожаротушащим агентом;
- контейнер с пожаротушащим агентом, подсоединенный своим выходом к входу сети термочувствительных труб;
- положительные токосъемные контакты, закрепленные на соответствующих участках «N» -изоляционных корпусов, выполненных в виде цилиндрических стаканов, и подсоединенные к соответствующим положительным выводам «N» -литий-ионных ячеек;
- отрицательные токосъемные контакты, закрепленные на соответствующих участках «N» -изоляционных корпусов, выполненных в виде цилиндрических стаканов, и подсоединенные к соответствующим отрицательным выводам «N» -литий-ионных ячеек.
Общими признаками предлагаемого устройства для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания и прототипа являются:
- электроизоляционный корпус;
- литий-ионные ячейки, установленные внутри электроизоляционного корпуса;
- положительные токосъемные контакты, закрепленные на соответствующих участках электроизоляционного корпуса, и подсоединенные к положительным выводам литий-ионных ячеек;
- отрицательные токосъемные контакты, закрепленные на соответствующих участках электроизоляционного корпуса, и подсоединенные к отрицательным выводам литий-ионных ячеек;
- пожаротушащий агент, расположенный во внутренней полости электроизоляционного корпуса.
В известном решении участки внешней поверхности термочувствительных труб располагаются только на незначительной площади поверхностей литий-ионных ячеек, что сдерживает быстродействие обнаружения и ликвидацию очага возгорания литий-ионного аккумулятора.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания устройств для защиты литий-ионных аккумуляторов, обладающих повышенным быстродействием в обнаружении и ликвидации очага возгорания литий-ионных аккумуляторов является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания, содержит литий-ионные ячейки, электроизоляционный корпус, положительные токосъемные контакты, закрепленные на электроизоляционном корпусе и подсоединенные к положительным выводам литий-ионных ячеек, отрицательные токосъемные контакты, закрепленные на электроизоляционном корпусе, подсоединенные к отрицательным выводам литий-ионных ячеек, и пожаротушащий агент, расположенный во внутренней полости электроизоляционного корпуса, при этом электроизоляционный корпус выполнен в виде первого объемного, пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала и второго объемного, пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала, при этом литий-ионные ячейки, закреплены своими концами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках поверхности первого объемного, пустотелого термочувствительного основания и второго объемного, пустотелого термочувствительного основания. Литий-ионные ячейки герметично закреплены своими концами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках поверхности первого объемного, пустотелого термочувствительного основания и второго объемного, пустотелого термочувствительного основания. Первое объемное, пустотелое термочувствительное основание закреплено со вторым объемным, пустотелым термочувствительным основанием посредством вертикальных стоек, закрепленных своими соответствующими концами на соответствующих участках поверхностей первого и второго оснований. Первый и второй объемные пустотелые термочувствительные основания из легкоплавкого материала содержат входные патрубки для подачи жидкого пожаротушащего агента и выходные патрубки для отвода жидкого пожаротушащего агента.
Выполнение изоляционного корпуса и расположение каждой из ячеек литий-ионного аккумулятора и их установка, как это указано выше, при возникновении возгорания в, как минимум, одной литий-ионной ячейке за счет повышения температуры внутри этой литий-ионной ячейки, осуществляется нагревание до определенной температуры верхнего и нижнего корпуса из термочувствительного легкоплавкого материала, приводящий к разрыву соответствующего участка электроизоляционного корпуса и обеспечивающего точечный приток жидкого пожаротушащего агента к очагу возгорания, и обеспечивающего своевременную и быструю ликвидацию очага возгорания литий-ионного аккумулятора. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Предлагаемое устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания поясняется нижеследующим примером выполнения устройства и чертежами, где на фиг.1 представлен пример конструкции устройства для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания, на фиг.2 представлен вид в разрезе расположения литий-ионного элемента в электроизоляционном корпусе. Устройство содержит:
- электроизоляционный корпус, выполненный в виде нижнего, объемного, пустотелого основания-1, например, прямоугольной формы, и верхнего, объемного, пустотелого основания-2 прямоугольной формы, закрепленного своей нижней поверхностью над верхней поверхностью нижнего, объемного, пустотелого основания-1 прямоугольной формы, посредством вертикальных стоек-3, закрепленных своими соответствующими концами на соответствующих участках верхней и нижней поверхностей нижнего и верхнего объемных, пустотелых оснований-1,2;
- первый и второй входные патрубки-4 (второй входной патрубок на чертежах не представлен) для подачи жидкого пожаротушащего агента в соответствующие внутренние полости нижнего и верхнего объемных, пустотелых оснований-1,2 прямоугольной формы;
- первый и второй выходные патрубки-5,6 для отвода жидкого пожаротушащего агента из соответствующих внутренних полостей нижнего и верхнего объемных, пустотелых оснований-1,2 прямоугольной формы;
- литий-ионные элементы (ячейки)-7, герметично закреплённые своими верхними и нижними концами в отверстиях (на чертежах не обозначены), выполненных на соответствующих участках поверхности нижнего, объемного, пустотелого термочувствительного основания 1 и верхнего, объемного, пустотелого термочувствительного основания 2.
- положительные токосъемные контакты-8, закрепленные на соответствующих участках верхней, внешней поверхности верхнего, объемного, пустотелого основания-2 прямоугольной формы, и подсоединенные к соответствующим положительным выводам-9 литий-ионных элементов (ячеек)-7;
- отрицательные токосъемные контакты-10, закрепленные на соответствующих участках нижней, внешней поверхности нижнего, объемного, пустотелого основания-1 прямоугольной формы, и подсоединенные к соответствующим отрицательным выводам литий-ионных элементов (ячеек)-7 (при этом подсоединения отрицательных токосъемных контактов к соответствующим отрицательным выводам на чертежах не представлены).
Предлагаемое устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания эксплуатируется следующим образом.
Перед заполнением внутренних полостей нижнего, объемного, пустотелого основания-1 и верхнего, объемного, пустотелого основания-2, закрывают заглушками или пробками выходные отверстия выходных патрубков-5,6, заполняют внутренние полости верхнего и нижнего объемных, пустотелых оснований-1,2 пожаротушащей смесью и закрывают выходные отверстия входных патрубков-4 заглушками или пробками.
После этого к положительным токосъемным контактам-8 и к отрицательным токосъемным контактам-10 подсоединяют соответствующие выводы зарядного устройства и заряжают литий-ионный аккумулятор, который впоследствии подключают к соответствующей нагрузке и обеспечивают ее питание.
Однако же в процессе эксплуатации литий-ионного аккумулятора, в каком-то литий-ионном элементе-7, в силу определенных ситуаций, внутри литий-ионного элемента-7 возникает возгорание и резкое увеличение температуры.
При достижении температуры внутри литий-ионного элемента-7 соответствующей температуре плавления нижнего, объемного, пустотелого термочувствительного основания или верхнего, объемного, пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала, например, амальгамы или сплава Вуда, имеющего температуру плавления +68оС, корпус основания плавиться, открывая поступление пожаротушащей смеси к очагу возгорания и обеспечивая, таким образом, ликвидацию очага возгорания в литий-ионном аккумуляторе.
Таким образом, за счет использования термочувствительных верхнего и нижнего оснований корпуса, и за счет закрепления в них литий-ионных ячеек, при возникновении очага возгорания внутри литий-ионного элемента обеспечивается быстродействие плавления верхнего и нижнего легкоплавкого материала и практически мгновенная ликвидация очага возгорания.

Claims (4)

1. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания, содержащее литий-ионные ячейки, электроизоляционный корпус, положительные токосъемные контакты, закрепленные на электроизоляционном корпусе и подсоединенные к положительным выводам литий-ионных ячеек, отрицательные токосъемные контакты, закрепленные на электроизоляционном корпусе, подсоединенные к отрицательным выводам литий-ионных ячеек, и пожаротушащий агент, расположенный во внутренней полости электроизоляционного корпуса, отличающееся тем, что электроизоляционный корпус выполнен в виде первого объемного пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала и второго объемного пустотелого термочувствительного основания из легкоплавкого материала, при этом литий-ионные ячейки, закреплены своими концами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках поверхности первого объемного пустотелого термочувствительного основания и второго объемного пустотелого термочувствительного основания.
2. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания по п. 1, отличающееся тем, что литий-ионные ячейки герметично закреплены своими концами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках поверхности первого объемного пустотелого термочувствительного основания и второго объемного пустотелого термочувствительного основания.
3. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания по п. 1, отличающееся тем, что первое объемное пустотелое термочувствительное основание закреплено со вторым объемным пустотелым термочувствительным основанием посредством вертикальных стоек, закрепленных своими соответствующими концами на соответствующих участках поверхностей первого и второго оснований.
4. Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй объемные пустотелые термочувствительные основания из легкоплавкого материала содержат входные патрубки для подачи жидкого пожаротушащего агента и выходные патрубки для отвода жидкого пожаротушащего агента.
RU2019134315A 2019-10-26 2019-10-26 Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания RU2717076C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134315A RU2717076C1 (ru) 2019-10-26 2019-10-26 Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134315A RU2717076C1 (ru) 2019-10-26 2019-10-26 Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717076C1 true RU2717076C1 (ru) 2020-03-18

Family

ID=69898647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134315A RU2717076C1 (ru) 2019-10-26 2019-10-26 Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717076C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225381U1 (ru) * 2024-04-04 2024-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" Литий-ионная аккумуляторная батарея
DE202024102118U1 (de) 2024-04-26 2024-05-21 Cbg Composites Gmbh Feuerbeständige Mehrschicht Composite Laminatplatten auf Basis von Basaltfasern und Basaltgeweben für den Einsatz im E-Mobility Bereich zur Herstellung von Modulen, Batteriegehäusen, Batterie-Abdeckungen und Unterfahrschutz Paneelen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025001C1 (ru) * 1992-07-08 1994-12-15 Опытный завод Научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института химических источников тока Способ изготовления термочувствительного сепаратора для литьевого химического источника тока
JP2005285691A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池
US20070170894A1 (en) * 2005-12-21 2007-07-26 Masaki Koike Battery protection device and battery having the same
US20100261047A1 (en) * 2007-04-24 2010-10-14 Lg Chem, Ltd. Electrochemical device having different kinds of separators
US8733465B1 (en) * 2013-05-22 2014-05-27 Lithfire-X, Llc Fire suppression system for lithium ion batteries

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025001C1 (ru) * 1992-07-08 1994-12-15 Опытный завод Научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института химических источников тока Способ изготовления термочувствительного сепаратора для литьевого химического источника тока
JP2005285691A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池
US20070170894A1 (en) * 2005-12-21 2007-07-26 Masaki Koike Battery protection device and battery having the same
US20100261047A1 (en) * 2007-04-24 2010-10-14 Lg Chem, Ltd. Electrochemical device having different kinds of separators
US8733465B1 (en) * 2013-05-22 2014-05-27 Lithfire-X, Llc Fire suppression system for lithium ion batteries

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225381U1 (ru) * 2024-04-04 2024-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" Литий-ионная аккумуляторная батарея
DE202024102118U1 (de) 2024-04-26 2024-05-21 Cbg Composites Gmbh Feuerbeständige Mehrschicht Composite Laminatplatten auf Basis von Basaltfasern und Basaltgeweben für den Einsatz im E-Mobility Bereich zur Herstellung von Modulen, Batteriegehäusen, Batterie-Abdeckungen und Unterfahrschutz Paneelen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110400895A (zh) 电池模组、二次电池及其顶盖组件
KR20190023917A (ko) 원통형 이차전지 모듈
CN104319360A (zh) 锂离子电池和电池包
KR102273768B1 (ko) 이차전지
CN107408658B (zh) 电池组
CN105428722A (zh) 一种高安全性能锂离子电池和电池包
JP2014523090A (ja) バッテリセルモジュール、バッテリセルモジュールを駆動する方法、並びに、バッテリ及び車両
KR20090026648A (ko) 배터리 팩
CN112018300B (zh) 电池的箱体、电池、用电装置、制备电池的方法和装置
CN109891625A (zh) 具有改进的安全性的电池模块和电池组
KR20180113809A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20090060497A (ko) 안전성이 개선된 파우치형 이차전지
KR20100049309A (ko) 이차 전지용 내압 측정 장치
RU2717076C1 (ru) Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания
KR101147791B1 (ko) 벤트홀을 구비하는 이차전지
CN106953120A (zh) 一种防爆锂离子电池组
CN207587819U (zh) 一种锂电池的防爆外壳
US4207386A (en) Electrochemical storage cell
CN207381439U (zh) 二次电池顶盖组件及二次电池
CN207097932U (zh) 一种锂离子电池模组及电池包
CN106463315B (zh) 熔丝单元
CN113994530B (zh) 电池模块以及包括该电池模块的电池组和电力存储装置
US6733921B2 (en) Rechargeable electric battery
JPH0737568A (ja) 非水電解質二次電池用安全弁
KR100778978B1 (ko) 리튬 이차전지의 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지