[发明专利]大容量电池的热失控安全保护结构

说明书

本申请涉及一种大容量电池的热失控安全保护结构，包括泄放管路、循环管路、阻燃介质释放装置和启动装置，所述启动装置的正、负极接触片在泄放管路中被热失控气体冲击接触后启动阻燃介质释放装置，利用泄放管路中的气体压力同步触发，并向阻燃介质释放装置发送启动信号，使电池热失控可燃气体与阻燃介质几乎同步释放，并对电池热失控的可燃气体进行管路混合稀释、冷却、阻燃，可将混合气体降低到可燃浓度以下而安全排放，有效避免电池因为热失控导致的可燃气体泄露而导致的爆炸、着火等二次灾害。

技术领域

本发明属于电池安全技术领域，具体涉及大容量电池的热失控安全保护结构。

技术背景

锂电池是一种具有比能量高，高电压、使用寿命长、对环境无危害、无记忆性的新型电池，传统结构的锂电池在工作过程中会产生大量的热量，而锂电池材料的导热性能差，所以此种结构的锂电池内部的热量会迅速累积，使得锂电池温度过高，进一步可能造成锂电池性能下降或者热失控，严重的会引起燃烧或爆炸等危险后果。

锂电池的安全结构上有提高散热性，对电池进行降温等处理方式，设置泄压口、收集气囊等方式，提高电池散热性与对电池进行降温是对电池进行事前安全措施，设置泄压口与收集气囊则是对电池真正发生热失控的一种安全补救措施。而一旦锂电池发生热失控而导致泄压口打开时，其内部的电解液、正负极材料等物质会随着电池内部高温一同喷到环境中，这些物质特别是电解液是极易可燃的物质，喷出时温度就在其自燃点以上，它们在空气中会立即燃烧起来，将电池附近的其他物质引燃，从而造成二次损害。一般认为锂电池发生热失控而导致的火灾难以被扑灭，只能等着电池内部的可燃物燃烧殆尽，因此一旦电池发生热失控时，其安全结构的要解决的主要问题是减少二次损害的程度。

与一般的火灾不同的是，电池热失控的过程不断产生可燃气体，且产热量很大的，如果热气溶胶灭火剂在电池热失控时同时启动，则电池热失控时不断产生的气体会一直将热气溶胶灭火剂挤出电池仓，因此仅以电池仓的空间大小来设计热气溶胶灭火装置的用量显然不能满足电池火的灭火需要。

如专利CN202997005U公开了一种电池安全保护装置，其包括电池箱、存储有降温剂的存储容器，电池箱用于放置一个以上的电池，电池箱通过连接管道与所述存储容器相连接，连接管道位于电池箱内的部分设置有一个以上的启动装置；通过把电池或电池组设置在一电池箱内，再把电池箱与一装有降温剂的存储容器通过连接管道相连通，连接管道上设有启动装置，当某一个电池短路时释放出来的热量会导致电池箱内的温度升高，从而启动装置会打开，存储容器内的降温剂会进入电池箱内使电池箱内的温度下降，但是该种方式只能通过降温冷却，预防电池热失控，但是当电池的热量超过其降温的能力时仍然会发生热失控爆炸的可能。

如专利CN112316332 A提出了一种用于锂离子电池柜的预警方法，预警特征包括温度、特征气体、烟雾、火焰，灭火系统为位于锂电池1四周的喷头和灭火剂存储罐。三级预警包括：1，锂电池温度异常但未达到预设温度阈值；2，锂电池温度高于预设阈值且检测到特征气体、烟雾信号和火焰信号；3，锂电池温度高于预设阈值且特征气体浓度、烟雾浓度持续上升并高于预设阈值，其消防措施为喷洒不同剂量的灭火剂，该专利监测电池外部温度信息，但是电池内外存在明显的温度差，导致其不能准确反应电池热失控状态。专利CN108008083 A提出了一种基于气体监测的锂离子电池组热失控自动报警器，由收集装置、气体监测装置、控制装置和报警装置组成。收集装置包括安装在电池正极上方的收集罩、阻火器、气泵；监测装置包括气体收集箱、气体感应器、杜邦线。其预警方法为气体收集罩收集锂离子电池1逸出的气体，由气泵传至气体感应器，其设置的CO和H₂的浓度阈均为120ppm，当其中一种气体浓度达到阈值时发出报警信号，该专利的H₂浓度阈值设置不合理，并且只是通过单一的气体进行监测，结果可靠性差，容易误报和错报，而且，上述两个专利均不能有效避免电池热失控产生的混合气体导致的爆炸问题。