一种被动式阻燃灭火的电池箱及其使用方法

技术领域

本发明涉及锂电池箱技术领域，具体为一种被动式阻燃灭火的电池箱及其使用方法。

背景技术

随着人们对环境保护越来越重视，为了减少碳排放，当今世界各国都迫切希望发展一种新能源，锂离子电池凭借其高能量密度、使用寿命长以及无记忆效应等优点被广泛应用于电动汽车、电化学储能等领域。近年来，我国对锂离子电池的需求量持续增大。

然而，锂离子电池(系统)火灾爆炸事故时有发生，已成为新能源汽车、储能等行业发展的痛点和技术瓶颈。锂离子电池的使用过程中通常是处于电池箱等密闭的环境中，而且锂离子电池经常由于各种滥用条件而发生热失控，电池热失控后通常会释放大量的热量以及可燃气体，在密闭空间中极有可能引发火灾或者爆炸事故，严重威胁人民生命财产安全，同时阻碍了锂离子电池相关行业的安全健康发展。

针对电池箱内的锂离子电池热失控火灾防控，通常采用在电池之间放置诸如气凝胶、隔热棉以及云母片等隔热材料；或者在电池箱内安装液冷管路以及液冷板。但是这两种方法不仅占用的空间很多而且需要消耗额外的能量来维持液冷的运行，而且一旦电池热失控产生火焰就很难进行扑灭。

除此之外，还会在电池箱内安装多种传感器来实时监测电池的安全状况，一旦检测到热失控的行为，将会利用事先在电池箱内布置好的灭火剂管路，通过外部消防措施来喷射灭火剂实施灭火。但是此种方法通常存在传感器误报、漏报的风险，且灭火剂喷放设施很难实现对电池热失控火灾进行精准抑制，影响灭火效能。

现有技术中，公告号为CN215600456的实用新型专利公开了一种具有消防功能的一体化动力电池箱，通过在盖板的底部设置干粉灭火装置，干粉灭火装置的底部中间连接有感温玻璃管，感温玻璃管的底部连接有喷射嘴，通过自动化控制喷射出干粉灭火，该实用新型专利解决的是动力电池箱内无法智能感应到高温或火点，不能自动化喷射出干粉进行灭火的问题，但是该动力电池箱的防火阻燃措施过于繁琐、浪费空间、可靠性不高，当喷射嘴发生移位容易造成无法对热失控的单体电池进行精准灭火。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何对电池箱中发生热失控的单体电池进行精准灭火。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种被动式阻燃灭火的电池箱，包括箱体和盖板，所述箱体用于放置若干个上部有安全阀门的单体电池，所述盖板包括多个子盖板，多个所述子盖板可拆卸地固定在所述箱体的顶部，相邻的两个所述子盖板可拆卸的固定连接，所述子盖板内部有中空腔，所述中空腔的内部填充具备初始压力的阻燃液，所述子盖板朝向安全阀门的一面有热熔喷射口，所述热熔喷射口的熔点为单体电池发生热失控时喷出气体的最低温度。

进一步地，所述热熔喷射口位于单体电池的安全阀门的正上方。

进一步地，所述热熔喷射口为漏斗形。

进一步地，所述子盖板的长度方向的两端分别开设螺孔一，所述箱体上与所述子盖板的两个宽边贴合的位置分别开设螺孔二，所述子盖板通过螺钉固定安装在所述箱体的顶部。

进一步地，所述子盖板的宽度方向的一端开设通槽，另一端有凸起的滑块。

进一步地，所述通槽和所述滑块均为T型。

进一步地，所述子盖板的表面涂覆有防火涂料。

进一步地，所述箱体的底部有与单体电池底部形状相适应的凹槽。

进一步地，所述箱体为具备导热性和坚固性的金属结构，所述子盖板为双层密闭结构。

采用所述的被动式阻燃灭火的电池箱的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、在所述子盖板的中空腔内部填充具备初始压力的阻燃液，组装多个所述子盖板，将组装后的多个所述子盖板固定安装在所述箱体的顶部；

步骤二、当单体电池发生热失控，单体电池上的安全阀门开启，单体电池喷出高温气体或者火焰，所述热熔喷射口的热熔材料立刻熔化，所述中空腔内部的阻燃液以初始速度喷向单体电池，阻燃液与高温的单体电池接触，蒸发形成阻燃气体抑制火灾，同时吸收单体电池的热量；

步骤三、阻燃液喷射完成后，等待高温的单体电池温度下降，检查所述箱体内部失控的单体电池和发生喷射的所述子盖板的情况，拆卸发生喷射的所述子盖板，更换新的所述子盖板即可再次正常使用。

与现有技术相比，本发明提供了一种被动式阻燃灭火的电池箱及其使用方法，具备以下有益效果：

1、本发明中通过将盖板设计为与单体电池的数量相同的可组装拆卸的子盖板，子盖板的中空腔的内部填充具备一定初始压力的阻燃液，热熔喷射口的大小适宜且位于单体电池的安全阀门的上方，热熔喷射口采用的热熔材料的熔点设为单体电池发生热失控时喷出气体的最低温度，通过在中空腔的内部放置阻燃液，能够有效利用子盖板的内部空间，阻燃液具备一定的初始压力，遇见火焰或者高温就会蒸发，在吸收热量的同时变成阻燃蒸汽，通过在单体电池的安全阀门的上方设置热熔喷射口，能够让阻燃液在预设温度下准确喷向火焰底部实现灭火，有效避免喷射位置不准确而导致灭火失败的情况。

此外，当某个单体电池热失控后只需更换该失控单体电池对应的子盖板，并且更换下来的子盖板可以循环使用，再次利用热熔材料封装阻燃液，在保证箱体内部电池安全的同时节省成本，相邻的子盖板之间采用可拆卸的方式进行连接，便于安装或者更换子盖板，解决现有锂离子电池箱防火阻燃措施过于繁琐、浪费空间以及可靠性不高的问题。

2、本发明中通过将热熔喷射口设置于单体电池的安全阀门的正上方，热熔喷射口设置为漏斗形，能够让阻燃液在预设温度下更加精准地喷向火焰底部实现灭火。

3、本发明中通过在箱体的底部设置大小合适的凹槽来固定住单体电池，能够有效避免在热失控过程中由于安全喷射的冲击力导致单体电池的位置偏移，为热失控的单体电池的稳定性提供支撑，为后续灭火带来便利。

4、本发明中子盖板涂覆防火涂料，能够实现对每个单体电池热失控的响应以及灭火的同时保证自身不会带来火灾隐患。

5、本发明中箱体的导热性能够在单体电池正常运行时及时排走多余的热量，箱体的坚固性能够在单体电池发生热失控时保证箱体的结构完整。

附图说明

图1是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中盖板组装后的立体图；

图2是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中盖板拆卸后的立体图；

图3是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中子盖板组装后的立体图；

图4是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中子盖板组装后的主视图；

图5是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中子盖板拆卸后的立体图；

图6是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中子盖板拆卸后的主视图；

图7是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱的主视图；

图8是本发明的被动式阻燃灭火的电池箱中箱体的立体图；

图中：10箱体、11螺孔二、12凹槽、21子盖板、211中空腔、212热熔喷射口、213螺孔一、214滑块、215通槽、30单体电池、31安全阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例1

如图1-2所示，一种被动式阻燃灭火的电池箱，包括箱体10和盖板，箱体10用于放置若干个单体电池30，盖板的表面涂覆有防火涂料且可拆解成多个子盖板21，多个子盖板21可拆卸地固定在箱体10的顶部，相邻的两个子盖板21可拆卸的固定连接，子盖板21的数量和放置位置与单体电池30对应。单体电池30为方形电池或者圆柱形电池，且单体电池30上有安全阀门31，箱体10为具备一定导热性和坚固性的金属结构，箱体10的导热性能够在单体电池30正常运行时及时排走多余的热量，箱体10的坚固性能够在单体电池30发生热失控时保证箱体10的结构完整。

通过将盖板设计为与单体电池30的数量相同的可组装拆卸的子盖板21，子盖板21涂覆防火涂料，能够实现对每个单体电池30热失控的响应以及灭火的同时保证自身不会带来火灾隐患，当某个单体电池30热失控后只需更换该失控单体电池30对应的子盖板21，并且更换下来的子盖板21可以循环使用，再次利用热熔材料封装阻燃液，在保证箱体10内部电池安全的同时节省成本，相邻的子盖板21之间采用可拆卸的方式进行连接，便于安装或者更换子盖板21，每个子盖板21都采用可拆卸的方式与箱体10进行固定连接，能够避免失控的单体电池30喷射时造成子盖板21错位。

本实施例中的单体电池30为方形电池，子盖板21的形状与单体电池30的形状相适应，具体地，参阅图3-4，子盖板21的长度方向的两端分别开设螺孔一213，在箱体10上与子盖板21的两个宽边贴合的位置分别开设螺孔二11，子盖板21通过螺钉固定安装在箱体10的顶部。相邻的两个子盖板21通过滑动嵌入的方式进行组装或者拆卸，具体地，参阅图5-6，子盖板21的宽度方向的一端开设通槽215，与相邻的子盖板21的滑块214滑动连接，子盖板21的宽度方向的另一端有凸起的滑块214，与相邻的子盖板21的通槽215滑动连接，通槽215和滑块214均设置为T型，能够保证滑块215在通槽214内顺利平稳地滑动，便于组装或者拆卸相邻的两个子盖板21。需要说明的是，子盖板21的数量根据箱体10内部放置的单体电池30确定，子盖板21上的通槽215和滑块214的设置根据具体使用的子盖板21的数量确定，位于盖板中间位置的子盖板21的宽度方向的一端开设通槽215，另一端有滑块214，位于盖板首尾两端的子盖板21的宽度方向的一端只有通槽215或者只有滑块214。

如图7所示，子盖板21为内部有中空腔211的双层密闭结构，中空腔211的内部填充具备一定初始压力的阻燃液，子盖板21朝向单体电池30上安全阀门31的一面设有热熔喷射口212，热熔喷射口212的大小适宜且位于单体电池30的安全阀门31的上方，热熔喷射口212采用的热熔材料的熔点设为单体电池30发生热失控时喷出气体的最低温度。通过在中空腔211的内部放置阻燃液，能够有效利用子盖板21的内部空间，阻燃液具备一定的初始压力，遇见火焰或者高温就会蒸发，在吸收热量的同时变成阻燃蒸汽，通过在单体电池30的安全阀门31的上方设置热熔喷射口212，能够让阻燃液在预设温度下准确喷向火焰底部实现灭火，有效避免喷射位置不准确而导致灭火失败的情况。

工作原理：当单体电池30发生热失控，单体电池30上的安全阀门31开启，单体电池30喷出高温气体或者火焰，热熔喷射口212采用的热熔材料的熔点为单体电池30发生热失控时喷出气体的最低温度，该温度可以保证单体电池30的安全阀门31打开时，热熔喷射口212的热熔材料立刻熔化，由于阻燃液具备一定的初始压力，中空腔211内部的阻燃液将会以一定的初始速度喷向单体电池30，阻燃液遇见高温会发生汽化，不仅能够吸收单体电池30的热量，避免单体电池30发生热失控时的冲击，而且能够形成阻燃蒸汽抑制火灾，防止复燃，有效避免明火的发生，解决现有锂离子电池箱防火阻燃措施过于繁琐、浪费空间以及可靠性不高的问题。

需要说明的是，单体电池30发生热失控时喷出气体的最低温度是根据实际使用中单体电池30确定的，该温度不仅能够保证单体电池30的安全阀门31打开时，热熔喷射口212的热熔材料立刻熔化，而且能够保证单体电池30在正常运行时的热量不会将热熔材料熔化。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的热熔喷射口212位于单体电池30的安全阀门31的正上方，热熔喷射口212设置为漏斗形，能够让阻燃液在预设温度下更加精准地喷向火焰底部实现灭火。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：如图8所示，本实施例中的箱体10的底部有与单体电池30底部形状相适应的凹槽12，用于固定单体电池30，通过在箱体10的底部设置大小合适的凹槽12来固定住单体电池30，能够有效避免在热失控过程中由于安全喷射的冲击力导致单体电池30的位置偏移，为热失控的单体电池30的稳定性提供支撑，为后续灭火带来便利。

实施例4

本实施例提供一种被动式阻燃灭火的电池箱的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、在子盖板21的中空腔211内部填充具备一定初始压力的阻燃液，通过子盖板21上的通槽215和滑块214的配合组装多个子盖板21，通过子盖板21上的螺孔一213和箱体10上的螺孔二11的配合，使用螺钉将组装后的多个子盖板21固定安装在箱体10的顶部。

步骤二、当单体电池30发生热失控，单体电池30上的安全阀门31开启，单体电池30喷出高温气体或者火焰，热熔喷射口212的热熔材料立刻熔化，中空腔211内部的阻燃液以一定的初始速度喷向单体电池30，阻燃液与高温的单体电池30接触，蒸发形成阻燃气体抑制火灾，同时吸收单体电池30的热量。

步骤三、阻燃液喷射完成后，等待高温的单体电池30温度下降，检查箱体10内部失控的单体电池30和发生喷射的子盖板21的情况，拆卸发生喷射的子盖板21上的螺钉，并通过子盖板21上的通槽215和滑块214的配合拆卸发生喷射的子盖板21，并更换新的子盖板21即可再次正常使用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。