一种阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置及方法

技术领域

本申请涉及锂电池消防技术领域，具体涉及一种阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置及方法。

背景技术

目前安全问题是储能电池大规模应用的障碍之一，而绝大多数的安全性问题都是由锂电池热失控蔓延引发的。当电池发生热失控时会瞬间释放大量热量，这些热量传到周围电池会使得周围电池也发生热失控进而发生热失控蔓延，最终导致锂电池火灾，对人们的生命财产造成重大损失。

锂离子电池因结构特点及所使用的高能量密度材料，使其在使用过程中存在爆炸起火等危险，且锂电池组起火属于其内部能量的释放，传统的消防技术难以有效避免锂电池火灾的发生。目前国内外储能站、电动汽车起火爆炸现象频繁发生，锂电池组消防技术已经成为了制约行业发展的瓶颈，因此现在十分需要一种新的储能消防技术，有效的防止锂离子电池因热失控蔓延而导致火灾，为行业快速发展扫清前进道路上的这个巨大障碍。

发明内容

本申请提供一种阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置及方法，目的是解决背景技术中存在的上述问题。

本申请提供的技术解决方案如下：

本申请的第一个目的是提供一种阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置，其特殊之处在于：

包括加压储液罐、电池盒、锂电池组以及管路组件；

所述加压储液罐中装有水和加压气体，所述加压储液罐通过管路组件与所述电池盒内部连通；

所述锂电池组包括多个锂电池单元，所述锂电池单元分组并排放置在所述电池盒内，相邻两组所述锂电池单元之间设置有一定距离的间隙，所述管路组件贯穿所述电池盒侧壁设置于间隙中，且所述管路组件紧贴间隙两侧所有锂电池单元的侧壁；

其中，所述加压储液罐中水的体积不小于所述电池盒的容积，若工作过程中任意一个所述锂电池单元出现热失控，则所述锂电池单元发热融化紧贴其设置的管路组件，所述加压储液罐中的水在加压气体作用下通过所述管路组件流入所述电池盒内将所述锂电池组淹没，避免所述锂电池组出现热失控蔓延。

进一步地，所述电池盒的数量为1个或多个，若所述电池盒的数量为1个，则所述加压储液罐直接通过所述管路组件与所述电池盒内部连通，且所述加压储液罐中水的体积不小于所述电池盒的容积；

若所述电池盒的数量为多个，则所述加压储液罐通过多个所述管路组件与所有所述电池盒并联或串联或串并联，且所述加压储液罐中水的体积不小于所有所述电池盒的容积。

进一步地，所述电池盒与所述加压储液罐之间的管路中设置有第三单向导通阀和第二压力表，所述管路组件的末端贯穿所述电池盒侧壁向外延伸，所述管路组件的末端设置有第二加压单元，所述第二加压单元向所述电池盒内的管路中通入压缩空气，通过调节所述第二加压单元通入压缩空气的压力，从而控制所述加压储液罐中的水是否通过所述第三单向导通阀进入所述电池盒内。

进一步地，所述管路组件包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路，所述第一管路与所述第二管路一端连通，所述第二管路另一端与所述第三管路连通，所述第三单向导通阀设置于所述第二管路与所述第三管路连接处，所述第三管路与设置于所述电池盒内的第四管路连通，所述第四管路与设置于所述电池盒外的第五管路连通，所述第二加压单元设置于所述第五管路上。

进一步地，所述第二加压单元包括储气罐、第三辅助加压组件、第二连嘴管以及第二加压装置，所述第二加压装置通过所述第二连嘴管与所述第五管路连接，所述第三辅助加压组件包括第四单向导通阀、第三压力表，所述储气罐设置于所述第四单向导通阀与所述电池盒之间。

进一步地，所述加压储液罐顶部设置有加压管路，所述加压管路上设置有第一加压单元，所述第一加压单元包括第一辅助加压组件、第一连嘴管以及第一加压装置，所述第一加压装置通过所述第一连嘴管与所述加压管路连通，所述第一辅助加压组件设置于所述第一加压装置与所述加压储液罐之间，所述第一辅助加压组件包括第一单向导通阀与第一压力表。

进一步地，所述第一管路设置于所述加压储液罐底部，所述第一管路连接有注液管路，所述注液管路末端设置有注液装置，所述注液管路中设置有第二单向导通阀。

进一步地，所述加压储液罐内设置有气液隔膜，所述气液隔膜将所述加压储液罐内部空腔分割成两个舱室，两个舱室分别用来储存加压气体和水；

所述加压气体为二氧化碳气体；

所述管路组件的材质为塑料。

本申请的第二个目的是提供一种阻止锂电池组热失控蔓延的方法，利用上述阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置，包括以下步骤：

将所述锂电池组分组设置于所述电池盒内，相邻两组所述锂电池组之间设置一定间隙，将所述管路组件设置于所有所述间隙内紧贴所述锂电池组侧壁；

向所述管路组件中充入第一气体，直至所述第一气体的压力大于所述加压储液罐中加压气体的压力，使得所述加压储液罐中的水不能进入所述电池盒内的管道中；

若任意一个所述锂电池组的锂电池单元出现热失控，则所述锂电池单元发热融化紧贴其设置的管路组件，导致所述管路组件中的第一气体的压力不断减小，当所述第一气体的压力小于所述加压气体的压力时，所述加压储液罐中的水在加压气体作用下通过所述管路组件流入所述电池盒内将所述锂电池组淹没，从而阻止所述锂电池组出现热失控蔓延。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请提供一种了阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置及方法，该装置包括加压储液罐、电池盒、锂电池组以及管路组件，加压储液罐中装有水和加压气体，加压储液罐通过管路组件与电池盒内部连通，锂电池组包括多个锂电池单元，锂电池单元分组并排放置在电池盒内，相邻两组锂电池单元之间设置有一定距离的间隙，管路组件贯穿电池盒侧壁设置于间隙中，且管路组件紧贴间隙两侧所有锂电池单元的侧壁。若工作过程中任意一个锂电池单元出现热失控，则锂电池单元发热融化紧贴其设置的管路组件，加压储液罐中的水在加压气体作用下通过管路组件流入电池盒内将锂电池组淹没，避免锂电池组因出现热失控蔓延而发生火灾。同时，本申请提供一种阻止锂电池组热失控蔓延的方法，通过该方法，着眼于火灾源头，摒弃传统灭火观念，提出了实用于锂电池特性的新型消防方法。其能精准的在第一时间对发生自燃的锂电池单元释放的能量进行吸收，避免这些能量引发新的热失控，从而有效阻止了火灾的发生。

附图说明

图1为本申请实施例中阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置的结构示意图一；

图2为本申请实施例中阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置的结构示意图二。

附图标记如下：

1-第一辅助加压组件，2-第一连嘴管，3-第一单向导通阀，4-第一压力表，5-加压管路，6-加压储液罐，7-加压气体，8-气液隔膜，9-水，10-第一管路，11-第二单向导通阀，12-注液管路，13-第二管路，14-第二辅助加压组件，15-第三单向导通阀，16-第二压力表，17-第三管路，18-电池盒，19-锂电池单元，20-第四管路，21-锂电池组，22-储气罐，23-第五管路，24-第三辅助加压组件，25-第四单向导通阀，26-第三压力表，27-第二连嘴管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，下面所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下结合附图提供的本申请实施例的详细描述旨在仅仅表示本申请的选定实施例，并非限制本申请要求保护的范围。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，在本申请的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

在本申请的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请的实施方式中的具体含义。

参阅图1、图2，本申请提供了一种阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置，该消防装置包括加压储液罐6、电池盒18、锂电池组21以及管路组件，所述加压储液罐6中装有水9和加压气体7，所述加压储液罐6通过管路组件与所述电池盒18内部连通。所述锂电池组21包括多个锂电池单元19，所述锂电池单元19分组并排放置在所述电池盒18内，相邻两组所述锂电池单元19之间设置有一定距离的间隙，所述管路组件贯穿所述电池盒18侧壁设置于该间隙中，且使得所述管路组件紧贴间隙两侧所有锂电池单元19的侧壁。

其中，所述加压储液罐6中水9的体积不小于所述电池盒18的容积，保证锂电池组21出现热失控蔓延时，水9可以将锂电池单元19大部分或者全部淹没。为了充分利用有限的水9，电池盒18需要具有盛水功能。水流入电池盒18后至少可以将锂电池单元19大部分淹没，且不会流出电池盒18。利用水9的比热容和汽化吸热，吸收锂电池单元19自燃所释放的热量。避免高温传到导旁边锂电池单元19，形成热失控蔓延。电池盒18的容水量，需要根据盒内单颗锂电池单元19燃烧放热量来确定。需要保证汽化损失后的水量还足以阻止高温在锂电池单元19之间传导。若工作过程中任意一个所述锂电池单元19出现热失控，则所述锂电池单元19会不断发热直至融化紧贴其设置的管路组件，所述加压储液罐6中的水9在加压气体7作用下通过所述管路组件流入所述电池盒18内将所述锂电池组21淹没，避免所述锂电池组21出现热失控蔓延从而导致火灾发生。

可选的，所述电池盒18的数量为1个或多个，若所述电池盒18的数量为1个，则所述加压储液罐6直接通过所述管路组件与所述电池盒18内部连通，且所述加压储液罐6中水9的体积不小于所述电池盒18的容积；

参阅图1，若所述电池盒18的数量为多个，则所述加压储液罐6通过多个所述管路组件与所有所述电池盒18并联或串联或串并联，且所述加压储液罐6中水9的体积不小于所有所述电池盒18的容积。

可选的，所述电池盒18与所述加压储液罐6之间的管路中设置有第三单向导通阀15和第二压力表16，第三单向导通阀15和第二压力表16构成了第二辅助加压组件14。所述管路组件的末端贯穿所述电池盒18侧壁向外延伸，所述管路组件的末端设置有第二加压单元，所述第二加压单元向所述电池盒18内的管路中通入压缩空气，通过调节所述第二加压单元通入压缩空气的压力，从而控制所述加压储液罐6中的水是否通过所述第三单向导通阀15进入所述电池盒18内。当第二加压单元向所述电池盒18内的管路中通入的压缩空气压力大于加压储液罐6中加压气体7的压力时，储液罐6中的水9不能通过第三单向导通阀15进入所述电池盒18内；当减小第二加压单元向电池盒18内的管路中通入的压缩空气的压力直至小于加压储液罐6中加压气体7的压力时，储液罐6中的水9可以通过第三单向导通阀15进入所述电池盒18内。

可选的，所述管路组件包括第一管路10、第二管路13、第三管路17、第四管路20、第五管路23，所述第一管路10与所述第二管路13一端连通，所述第二管路13另一端与所述第三管路17连通，所述第三单向导通阀15设置于所述第二管路13与所述第三管路17连接处，所述第三管路17与设置于所述电池盒18内的第四管路20连通，所述第四管路20与设置于所述电池盒18外的第五管路23连通，所述第二加压单元设置于所述第五管路23上。

可选的，所述第二加压单元包括储气罐22、第三辅助加压组件24、第二连嘴管27以及第二加压装置，所述第二加压装置通过所述第二连嘴管27与所述第五管路23连接，所述第三辅助加压组件24包括第四单向导通阀25、第三压力表26，所述储气罐22设置于所述第四单向导通阀25与所述电池盒18之间。在储气罐22于第二加压装置中设置第三辅助加压组件24，可以保证储气罐22中的气体不会通过第四单向导通阀25排出。一般情况下，储气罐22中气体压力大于加压储液罐6中加压气体7的压力，储液罐6中的水9不能通过第三单向导通阀15进入所述电池盒18内；当工作过程中任意一个锂电池单元19出现热失控，锂电池单元19会不断发热直至融化紧贴其设置的第四管路20，第四管路20出现破损，导致储气罐22通入第四管路20的气体压力不断减小直至小于加压储液罐6中加压气体7的压力时，储液罐6中的水9可以通过第三单向导通阀15进入电池盒18内，避免锂电池组21出现热失控蔓延从而导致火灾发生。同时第二加压装置向储气罐22中通入的加压气体可以选择二氧化碳，当锂电池单元19发热直至融化紧贴其设置的第四管路20时，二氧化碳会从破损处泄露出，从而有助于减小火势。

可选的，所述加压储液罐6顶部设置有加压管路5，所述加压管路5上设置有第一加压单元，所述第一加压单元包括第一辅助加压组件1、第一连嘴管2以及第一加压装置，所述第一加压装置通过所述第一连嘴管2与所述加压管路5连通，所述第一辅助加压组件1设置于所述第一加压装置与所述加压储液罐6之间，所述第一辅助加压组1件包括第一单向导通阀3与第一压力表4。

在其他实施例中，还可以将加压管路5以及第一加压单元替换成水泵，采用水泵将加压储液罐6中的液体泵出至电池盒18内。

可选的，所述第一管路10设置于所述加压储液罐6底部，所述第一管路10连接有注液管路12，所述注液管路12末端设置有注液装置，所述注液管路12中设置有第二单向导通阀11。注液装置可以通过第二单向导通阀11向加压储液罐6中注入液体，而加压储液罐6中液体不会通过第二单向导通阀11流出。

可选的，所述加压储液罐6内设置有气液隔膜8，所述气液隔膜8将所述加压储液罐内部空腔分割成两个舱室，两个舱室分别用来储存加压气体7和水9。

本申请实施例中，选用的加压气体7为二氧化碳气体空气、氮气、其他气体均可。优先选用二氧化碳气体作为加压气体7，因为二氧化碳气体不仅可以提供压力，同时还有助于灭火。

所述管路组件的材质为塑料。优选的管路组件为管状塑料材质，也可以为其它在100～300℃可以熔化的材料。也可以是金属材质开孔，然后用易熔材料将孔密封而成。

同时，本申请还提供一种阻止锂电池组热失控蔓延的方法，利用上述阻止锂电池组热失控蔓延的消防装置，包括以下步骤：

将锂电池组21分组设置于电池盒18内，相邻两组锂电池组21之间设置一定间隙，将管路组件设置于所有间隙内紧贴锂电池组21侧壁。

向管路组件中充入第一气体，直至第一气体的压力大于加压储液罐6中加压气体7的压力，使得加压储液罐6中的水9不能进入电池盒18内的管道中。

若任意一个锂电池组21的锂电池单元19出现热失控，则锂电池单元19发热直至融化紧贴其设置的管路组件，导致管路组件中的第一气体的压力不断减小，当第一气体的压力小于加压气体7的压力时，加压储液罐6中的水9在加压气体7作用下通过管路组件流入电池盒18内将锂电池组21淹没，从而阻止锂电池21组出现热失控蔓延。

在本申请实施例中，推动水9出加压储液罐6到电池盒18里的动力为存储的高压气体7。在其他实施例中，这个操作也可以用水泵实现。

本申请提供的阻止锂电池组热失控蔓延的方法，着眼于火灾源头，摒弃传统灭火观念，提出了实用于锂电池特性的新型消防方法。其能精准的在第一时间对发生自燃的锂电池单元19释放的能量进行吸收，避免这些能量引发新的热失控，从而有效阻止了火灾的发生。

本申请提供的阻止锂电池组热失控蔓延的方法简单可行，成本低廉，实用范围广，可广泛应用于各类锂电池组，预防热失控火灾。相对于其它方案，由于成本低，简单可靠，维护方便可以更好的被用户接受，实现大面积推广。从而避免锂电池火灾的出现，降低锂电池的使用门槛，降低社会焦虑，推动新能源技术的快速发展。

以上所述，仅为本申请的最优具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。