CN112072022A - 一种具有自动灭火功能的电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结构简单，成本低、提高安全性、具有一定隔热且可及时制止火焰蔓延、具有自动灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的壳体与位于该壳体内的至少一个电芯组，所述电芯组外部包裹具有缓冲功能的填充毡；所述填充毡吸附有灭火剂。本发明实现锂电池包内部电芯的紧装配，可减少电池析锂，延长电池寿命，可固定电芯防止因震动而拉扯极耳，一定的回弹性和可压缩性可抵消电池因充放电导致极片活性物质膨胀和收缩对电池的不利，使电池保持一定的压缩力，且受力均匀；实现锂电池包内部消防，消防动作更及时，围剿式的灭火和具有一定隔热可及时制止火焰的蔓延，从而减小电池包着火的危害，提高其安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池包技术领域，尤其涉及一种结构简单，成本低、提高安全性、具有一定隔热且可及时制止火焰蔓延、具有自动灭火功能的电池包。
背景技术
电池作为现代人们工作和生活都必不可少的东西，被应用在各个领域。而现在由于电池带来的安全隐患也屡见不鲜，而大部分原因则是由于电池起火引起，锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。中国是世界最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国，锂电池已经占到全球40%的市场份额。而鉴于现代的锂电池属于能量密度较高的产品，一旦出现燃烧和***场面将很难控制。
锂离子电池有着能量密度大、循环次数多、质量轻且有较高性能等优势，已经逐渐成为电化学储能行业中不可或缺的重要组成部分，广泛应用于各种储能场景。在目前的锂离子电池领域，由于在高温下锂离子电池的寿命会急剧缩短，甚至引发安全风险，且高温下会导致锂离子电池的不一致性增大，影响正常使用，因此电池包都需要良好的热管理***，使锂离子电池在一定温度下工作，延长其使用寿命。
常用的降温方法主要有两种：一种是空气冷却，又称为风冷，是一种被动冷却方式，通过空气自然流动将电池包中的热量带走，结构简单，成本低，但热管理效果差，只适用于电池本身发热量低或高温性能优良的锂离子的电池，并且需在低倍率下运行；另一种是液冷(主要为水冷)，使用导管缠绕电池，导管内充满水为集体的冷却液，将电池包的热量及时传导出去，但其结构复杂，成本很高，增加了电池包的额外体积不利于装配，且一旦导管破裂易引发内部短路，从而引发严重的安全风险。采用以上两种方法电池包内的锂离子电池温度仍存在不一致性，长期使用后，锂离子电池的不一致逐渐增加，从而影响正常使用。
一旦锂离子电池包温度过高，则需要进行灭火，虽然现有技术已经公开了一些具有自动灭火功能的锂电池，例如申请号CN202010448576.X，名称为具有灭火功能的电池包，包括电池单元，还包括装有冷却液的冷却液箱、连通至所述冷却液箱的冷却回路、使所述冷却液流动的驱动装置、与所述冷却回路连通的灭火管路；所述灭火管路包括跨越所述电池单元的易熔断的喷淋管；所述灭火管路与所述冷却回路的连接处设有控制开关；所述控制开关控制冷却液箱择一地连通所述冷却回路和所述灭火管路。该方案采用的是在电池单元外接一灭火装置，对于成本而言是有所增加，并且结构上也需要做更改。
现有锂离子电池包电芯安装时均为间隙装配，易导致电池包在使用过程中因震动导致极耳受力断裂，且间隙装配使电芯组在循环过程中易出现析锂不利于电芯的循环寿命。同时现有锂电池包均为包外消防，锂电池包外部有消防警示时，包内已发生剧烈的变化，且着火迅速，包外消防风险大。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有锂离子电池包安装为间隙装配易导致在使用过程中因震动而使得极耳受力断裂，并且锂离子电池包的灭火装置均为包外灭火的缺陷而提供一种结构简单，成本低、提高安全性、具有一定隔热且可及时制止火焰蔓延、具有自动灭火功能的电池包。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有自动灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的壳体与位于该壳体内的至少一个电芯组，所述电芯组外部包裹具有缓冲功能的填充毡；所述填充毡吸附有灭火剂。
作为优选，所述填充毡的孔率为70-95%，孔径15-100μm。
作为优选，所述灭火剂包括但不限于液态灭火剂或粉态灭火剂。
作为优选，所述液态灭火剂选自全氟己酮或七氟丙烷。
作为优选，所述所述粉态灭火剂为干粉灭火剂。
作为优选，所述填充毡的制备方法包括：将填充毡压缩后浸润于液态灭火剂中，吸附30-60min后取出待用。
作为优选，所述填充毡的制备方法包括：在填充毡的表面复合带有干粉灭火剂的灭火层。
作为优选，所述电池包的制备方法为：将吸附有灭火剂的填充毡包裹住电芯组，引出电芯组的输出端，然后置于壳体中，封装完成。
作为优选，所述电池包的制备方法为：将带有灭火层的填充毡包裹住电芯组，引出电芯组的输出端，然后置于壳体中，封装完成。
本发明的有益效果是：
1）本发明实现锂电池包内部电芯的紧装配，可减少电池析锂，延长电池寿命，可固定电芯防止因震动而拉扯极耳，一定的回弹性和可压缩性可抵消电池因充放电导致极片活性物质膨胀和收缩对电池的不利，使电池保持一定的压缩力，且受力均匀；
2）实现锂电池包内部消防，消防动作更及时，围剿式的灭火和具有一定隔热可及时制止火焰的蔓延，从而减小电池包着火的危害，提高其安全性；
3）全氟己酮是绿色环保灭火剂，可常压下可使用安全性，而且气化时可吸收热量使电芯表面温度降低。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中，1.上壳体；2.下壳体；3.填充毡；4.电芯组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明提供了一种一种具有自动灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的壳体与位于该壳体内的至少一个电芯组4，所述电芯组4外部包裹具有缓冲功能的填充毡3；所述填充毡3吸附有灭火剂。
作为本发明的一个实施例，所述壳体包括可以通过卡接或螺栓连接的上壳体1与下壳体2，上壳体1与下壳体2组成的内腔中放置电芯组4，该电芯组4的外部包裹有填充毡3，该填充毡3具有一定的回弹性和可压缩性，并且表面具有多孔；将填充毡3包裹住电芯组4后放入上壳体1内，然后将下壳体2与上壳体1固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。可减少电池析锂，延长电池寿命，可固定电芯防止因震动而拉扯极耳，一定的回弹性和可压缩性可抵消电池因充放电导致极片活性物质膨胀和收缩对电池的不利，使电池保持一定的压缩力，且受力均匀。
作为本发明的另一个实施例，填充毡3选择孔率70-95%，孔径为15-100μm的玻璃毡，根据电池设计需要灭火剂用量对玻璃毡的压缩率调整后将玻璃毡浸入于液态灭火剂中，吸附30-60min后取出待用，压缩率为5-50%；然后将玻璃毡包覆于电芯组的表面后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装；其中，液态灭火剂为全氟已酮液体，全氟已酮是一种绿色环保灭火剂，其汽化温度为49℃，利用全氟已酮液体汽化时的物理性质；为保障玻璃毡具有良好的可压缩性和回弹性，同时具有较佳的可吸附性，压缩率最佳是30%，吸附时间为30min；吸附量保证全氟己酮气化后气体浓度在3-12%，防护区气体比重0.5-2kg/m³。
作为本发明的另一个实施例，填充毡3的表面复合一层带有干粉灭火剂的灭火层，该灭火层是通过微胶囊的形式将干粉灭火剂包裹住，然后复合至填充毡的表面，使用复合了灭火层的一面包裹住电芯组后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。
实施例1
本实施例提供了一种具有灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的上壳体与下壳体，首先将孔率70%，孔径为15μm的玻璃毡，根据电池设计需要灭火剂用量对玻璃毡的压缩率调整后将玻璃毡浸入于液态灭火剂中，吸附30min后取出待用，压缩率为30%；然后将玻璃毡包覆于电芯组的表面后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。
实施例2
本实施例提供了一种具有灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的上壳体与下壳体，首先将孔率85%，孔径为50μm的玻璃毡，根据电池设计需要灭火剂用量对玻璃毡的压缩率调整后将玻璃毡浸入于液态灭火剂中，吸附40min后取出待用，压缩率为50%；然后将玻璃毡包覆于电芯组的表面后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。
实施例3
本实施例提供了一种具有灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的上壳体与下壳体，首先将孔率95%，孔径为100μm的玻璃毡，根据电池设计需要灭火剂用量对玻璃毡的压缩率调整后将玻璃毡浸入于液态灭火剂中，吸附60min后取出待用，压缩率为5%；然后将玻璃毡包覆于电芯组的表面后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。
实施例4
本实施例提供了一种具有灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的上壳体与下壳体，填充毡的表面复合一层带有干粉灭火剂的灭火层，该灭火层是通过微胶囊的形式将干粉灭火剂包裹住，然后复合至填充毡的表面，使用复合了灭火层的一面包裹住电芯组后放入上壳体，将下壳体与上壳体固定，引出电芯组4的输出端，完成电池包的安装。
本发明实现锂电池包内部电芯的紧装配，可减少电池析锂，延长电池寿命，可固定电芯防止因震动而拉扯极耳，一定的回弹性和可压缩性可抵消电池因充放电导致极片活性物质膨胀和收缩对电池的不利，使电池保持一定的压缩力，且受力均匀；实现锂电池包内部消防，消防动作更及时，围剿式的灭火和具有一定隔热可及时制止火焰的蔓延，从而减小电池包着火的危害，提高其安全性；全氟己酮是绿色环保灭火剂，可常压下可使用安全性，而且气化时可吸收热量使电芯表面温度降低。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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 ,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有自动灭火功能的电池包，包括可拆卸连接的壳体与位于该壳体内的至少一个电芯组，其特征在于，所述电芯组外部包裹具有缓冲功能的填充毡；所述填充毡吸附有灭火剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述填充毡的孔率为70-95%，孔径15-100μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述灭火剂包括但不限于液态灭火剂或粉态灭火剂。
4.根据权利要求3所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述液态灭火剂选自全氟己酮或七氟丙烷。
5.根据权利要求3所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述所述粉态灭火剂为干粉灭火剂。
6.根据权利要求1所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述填充毡的制备方法包括：将填充毡压缩后浸润于液态灭火剂中，吸附30-60min后取出待用。
7.根据权利要求1所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述填充毡的制备方法包括：在填充毡的表面复合带有干粉灭火剂的灭火层。
8.根据权利要求6所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述电池包的制备方法为：将吸附有灭火剂的填充毡包裹住电芯组，引出电芯组的输出端，然后置于壳体中，封装完成。
9.根据权利要求7所述的一种具有自动灭火功能的电池包，其特征在于，所述电池包的制备方法为：将带有灭火层的填充毡包裹住电芯组，引出电芯组的输出端，然后置于壳体中，封装完成。
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