阅读说明：本技术 一种大容量电池的安全结构 (Safety structure of large-capacity battery ) 是由 郑高锋 雷政军 翟腾飞 刘毅 张三学 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种大容量电池的安全结构,包括电池主体,设置在电池主体上的泄压口,还包括与泄压口连接的消防腔；所述消防腔包括与泄压口连接的泄压通道、设置在泄压通道外围的灭火剂容纳腔、以及设置控制装置,所述控制装置检测泄压通道内可燃气体的浓度,并根据可燃气体的浓度控制灭火剂的喷放流量；其中,所述控制装置设置在泄压口附近。当电池发生热失控而导致泄压口打开,电池内部的各种物质向外喷放时,灭火剂喷放控制装置启动并按照电池热失控时喷放可燃物质的浓度控制灭火剂的喷放流量,并使灭火剂与可燃物质一起混合后使其浓度始终保持在可燃浓度以下。(The application discloses a safety structure of a large-capacity battery, which comprises a battery main body, a pressure relief opening arranged on the battery main body and a fire fighting cavity connected with the pressure relief opening; the fire fighting cavity comprises a pressure relief channel connected with the pressure relief port, a fire extinguishing agent accommodating cavity arranged on the periphery of the pressure relief channel and a control device, wherein the control device detects the concentration of combustible gas in the pressure relief channel and controls the spraying flow of the fire extinguishing agent according to the concentration of the combustible gas; wherein the control device is arranged near the pressure relief opening. When the pressure relief port is opened due to thermal runaway of the battery, and various substances in the battery are sprayed outwards, the fire extinguishing agent spraying control device is started, the spraying flow of the fire extinguishing agent is controlled according to the concentration of the combustible substances sprayed when the battery is thermally runaway, and the concentration of the fire extinguishing agent and the combustible substances is kept below the combustible concentration after being mixed together.)

一种大容量电池的安全结构

技术领域

本申请属于电池

技术领域

，具体涉及大容量电池安全泄压结构。

背景技术

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。

专利CN212700167U，CN110478842A等对电池包外部设置消防腔，消防腔中设置气体灭火剂，将灭火剂与驱动气体一起密封起来形成带压灭火剂，当电池发生热失控时灭火气体的口部打开由驱动气体的压力驱动灭火剂对电池进行灭火，以这种方式灭火时，由于电池热失控时的温度较高、时间也较长，这样有可能造成带压灭火剂发生爆炸，也有可能造成灭火剂过早的释放完毕达不到灭火的目的。因此当电池发生热失控导致泄压口爆开后，灭火系统将灭火剂有序的喷出与电池热失控时的易燃气体混合并使混合气体达到可燃浓度以下或者爆炸极限范围以外，是这一灭火系统能否达到抑制电池火灾的关键所在。因为电池发生热失控时一般维持数分钟之久，当灭火系统中的灭火剂没有控制的释放时，其有可能过早的释放完毕，那么后面热失控过程中会发生爆炸或者引燃其他物体。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请的采用技术方案如下：

本申请提供一种大容量电池的安全结构，包括电池主体，设置在电池主体上的泄压口，还包括与泄压口连接的消防腔；所述消防腔包括与泄压口连接的泄压通道、设置在泄压通道外围的灭火剂容纳腔、以及控制装置，所述控制装置检测泄压通道内可燃气体的浓度，并根据可燃气体的浓度控制灭火剂的喷放流量；其中，所述控制装置设置在泄压口附近。

进一步的，包括泄压膜，所述泄压口与消防腔通过泄压膜密封隔离。

进一步的，所述在泄压通道内有冷却材料。所述冷却材料为陶瓷球、蜂窝陶瓷体、二氧化硅中的一种或者多种组合。

进一步的，所述灭火剂为卤代烷、卤代酮中的一种或多种组合。所述卤代烷为全氟丙烷、全氟丁烷、全氟己烷中的一种或多种组合；所述卤代酮为全氟丙酮、全氟己酮一种或两种组合。

进一步的，所述消防腔上设有排气口，所述排气口与泄爆通道连通。所述排气口上设有防潮膜，所述防潮膜能够密封排气口。所述的排气口外部可以连接排气管道，或，气囊。

本申请的有益效果：当电池发生热失控而导致泄压口打开，电池内部的各种物质向外喷放时，灭火剂喷放控制装置启动并按照电池热失控时喷放可燃物质的浓度控制灭火剂的喷放流量，并使灭火剂与可燃物质一起混合后使其浓度始终保持在可燃浓度以下。这种不燃的混合气体通过装填有冷却材料的泄压通道进一步冷却后经排气口排放，或者经气囊收集。这样避免了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。

本申请的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请施例1圆柱形大容量电池安全结构的整体结构剖视图。

图2为本申请实施例2方形大容量电池安全结构的整体结构剖视图。

标注说明：正极极柱11/21；负极极柱12/22；电池主体13/23；消防腔14/24；泄压口15/25；泄压膜16/26；泄压通道210/110；排气口17/27；喷放控制装置28/18；灭火剂容纳腔29/19。

具体实施方式

下面结合附图对本申请做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本申请提供一种大容量电池的安全结构，包括电池主体，设置在电池主体上的泄压口，还包括与泄压口连接的消防腔；所述消防腔包括与泄压口连接的泄压通道、设置在泄压通道外围的灭火剂容纳腔、以及控制装置，所述控制装置检测泄压通道内可燃气体的浓度，并根据可燃气体的浓度控制灭火剂的喷放流量；其中，所述控制装置设置在泄压口附近。

进一步的，包括泄压膜，所述泄压口与消防腔通过泄压膜密封隔离。

进一步的，所述在泄压通道内有冷却材料。所述冷却材料为陶瓷球、蜂窝陶瓷体、二氧化硅中的一种或者多种组合。

进一步的，所述灭火剂为卤代烷、卤代酮中的一种或多种组合。所述卤代烷为全氟丙烷、全氟丁烷、全氟己烷中的一种或多种组合；所述卤代酮为全氟丙酮、全氟己酮一种或两种组合。

进一步的，所述消防腔上设有排气口，所述排气口与泄爆通道连通。所述排气口上设有防潮膜，所述防潮膜能够密封排气口。所述的排气口外部可以连接排气管道，或，气囊。

实施例1

如图1所示，一种方形大容量电池的安全结构，如图1所示，包含电池主体13、正极11，负极12位于此方形电池的顶面，泄压口15位于此方形电池的侧面外壳的底部位置，泄压口15通过泄压膜16将电池密封为一个封闭结构，消防腔14设置于电池的侧部紧邻泄压口15的外侧，消防腔14上部设置排气口17。其中消防腔包括灭火剂容纳腔19、灭火剂喷放控制装置18、泄压通道110、冷却材料，灭火剂为七氟丙烷气体灭火剂，灭火剂装配于灭火剂容纳腔19，灭火剂喷放控制装置设置于七氟丙烷容纳腔的喷口口部，灭火剂喷放控制装置包含可燃气体浓度探测装置以及电磁阀装置可以探测电池热失控时喷出的可燃气体浓度，并根据其浓度控制喷口的大小来调节喷出七氟丙烷灭火剂的流量，泄压通道中添加陶瓷球，在最顶部的排气口上粘贴防潮膜。

当电池发生热失控而导致泄压口打开，电池内部的各种物质向外喷放时，灭火剂喷放控制装置启动并按照电池热失控时喷放可燃物质的浓度控制灭火剂的喷放流量，并使灭火剂与可燃物质一起混合后使其浓度始终保持在可燃浓度以下。这种不燃的混合气体通过装填有冷却材料的泄压通道进一步冷却后经排气口排放，或者经气囊收集。这样避免了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。

实施例2

如图2所示，一种圆柱形大容量电池的安全结构，如图2所示，一种圆柱形大容量电池的安全结构，包含电池主体23、正极21，负极22位于此圆柱形电池的顶面，泄压口25位于此圆柱形电池的底面外壳的底部位置，泄压口25通过泄压膜26将电池密封为一个封闭结构，消防腔24设置于电池的底部紧邻泄压口25的外侧，消防腔24下部设置排气口27。其中消防腔包括灭火剂容纳腔29、灭火剂喷放控制装置28、泄压通道210、冷却材料，灭火剂为全氟己酮灭火剂，全氟己酮装配于灭火剂容纳腔29，灭火剂喷放控制装置设置于全氟己酮容纳腔的口部位置，灭火剂喷放控制装置包含可燃气体浓度探测装置以及流量泵，可以探测电池热失控时喷出的可燃气体浓度，并根据其浓度控制流量泵的流量来调节喷出全氟己酮灭火剂的流量，泄压通道中添加蜂窝陶瓷体，在最底部的排气口上粘贴防潮膜。

尽管本申请的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本申请的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。