一种电池热安全防控装置及方法。装置包括电池箱、压力控制阀、单向阀、液化装置、阻燃多孔材料、翅片、冷却液、气体输送管路及液体回流管路；本发明专利技术效果：利用环保型绝缘冷却液的相变吸热原理并使电池直接与冷却液接触，可以快速有效降低电池温度，控温效果好；采用具有高效散热功能的电池箱，对于大部分情况下的电池散热需求可以无需其他辅助散热装置，因此能够大大简化电池热防控装置的结构及工作流程；内置阻燃多孔材料可以有效降低冷却液用量，从而降低使用成本和装置重量；针对极端电池发热情况(如：短路、热失控等)，可通过外置的液化装置进行强化降温，从而全面保障电池热安全。从而全面保障电池热安全。从而全面保障电池热安全。
【技术实现步骤摘要】
一种电池热安全防控装置及方法
[0001]本专利技术属于电池消防安全
，特别是涉及一种电池热安全防控装置及方法。
技术介绍
[0002]电池作为一种便利的能源载体，目前已获得广泛的应用，但是由于其自身容易发生热失控而引发火灾爆炸事故，因此其热安全问题一直是社会普遍关注的焦点。大量研究表明，冷却降温是抑制电池热失控和火灾的最有效手段之一。目前常见的冷却降温技术包括：风冷、热管、间接式液冷和浸没式液冷，其中，风冷降温效果最差，不能满足极端条件电池降温需求；热管技术复杂，需要额外配置空调系统；间接式液冷采用水、醇类溶剂等液体在套管、夹套、冷盘等部件中循环进行降温，降温效果一般并有液体泄露短路的风险；浸没式液冷采用绝缘液体直接浸泡电池，降温效果最好。但是目前关于电池浸没式液冷技术的研究较少，因此亟需开发基于浸没式液冷技术的电池热安全防控装置。
技术实现思路
[0003]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种简单高效的电池热安全防控装置及方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供的电池热安全防控装置包括电池箱、压力控制阀、单向阀、液化装置、阻燃多孔材料、翅片、冷却液、气体输送管路及液体回流管路；其中，电池箱为具有良好散热效果且耐压的密闭容器，内部放置电池组，上下部分别设有气态冷却液出口和液态冷却液回流口，外表面设置翅片；阻燃多孔材料设置在电池箱内电池组中相邻电池之间，并且电池箱内注有冷却液，因此电池组浸在冷却液中；气体输送管路的两端分别连接在电池箱的气态冷却液出口和液化装置的入口，中部安装一个压力控制阀和一个单向阀；液体回流管路的两端分别连接在液化装置的出口和电池箱的液态冷却液回流口，中部安装一个单向阀；电池箱内外的线缆采用密封航空插头连接。
[0005]所述电池热安全防控装置还包括安装在电池箱顶面上的过压保护装置。
[0006]所述阻燃多孔材料选自石墨碳毡、石英棉、超细玻璃棉、高硅氧棉、聚氨酯泡沫棉和二氧化硅气凝胶毡中的至少一种。
[0007]所述冷却液选自氢氟烯烃类化合物、氢氟醚烃类化合物、全氟酮类化合物和氢氟环烷烃类化合物中的至少一种；其中氢氟烯烃类化合物包括顺式
‑
1,1,1,4,4,4,
‑
六氟
‑2‑
丁烯、反式
‑
1,1,1,4,4,4,
‑
六氟
‑2‑
丁烯、3,4,5,5,5
‑
五氟
‑3‑
(三氟甲基)戊
‑1‑
烯和1,1,1,2,3,4,5,5,5
‑
九氟
‑4‑
(三氟甲基)戊
‑2‑
烯；氢氟醚烃类化合物包括1
‑
甲氧基
‑
九氟丁烷和1
‑
甲氧基
‑
七氟丙烷；全氟酮类化合物包括全氟
‑2‑
甲基
‑3‑
戊酮和全氟
‑3‑
甲基
‑2‑
丁酮；氢氟环烷烃类化合物为1,2,2,3,3,4,4
‑
七氟环戊烷。
[0008]所述电池箱采用不锈钢、铁或铝合金在内的金属材料制成。
[0009]所述冷却液的沸点范围为20～120℃；
[0010]所述压力控制阀的开启压力等于电池最大承受压力的90％。
[0011]所述电池组由多个串联和/或并联的电池组成，电池包括锂离子电池、锂原电池、锂氟化碳电池、锂固态电池、锂硫电池、钠离子电池和燃料电池。
[0012]本专利技术提供的电池热安全防控方法为：当电池温度在规定的工作温度范围内且电池箱内由冷却液气化产生的气体压力小于电池最大承受压力的90％时，电池释放的热量可以通过冷却液快速传导给电池箱，然后由电池箱及翅片再快速释放到周围环境中，这时压力控制阀不开启；即这种情况下电池释放的热量不大，因此仅靠冷却液的冷却和电池箱及翅片的散热能够实现控温；
[0013]当电池温度在规定的工作温度范围内但电池箱内由冷却液气化产生的气体压力达到电池最大承受压力的90％时，压力控制阀将自动开启，这时该气体将通过气体输送管路经单向阀流入液化装置，直至电池箱内压力降至电池最大承受压力的90％以下，压力控制阀自动关闭，以防止电池箱内压力过大而导致电池损坏；进入液化装置的气体将进行液化，然后经液体回流管路及单向阀流回电池箱的下部，以保持电池箱内具有足够的冷却液而对电池进行降温；
[0014]当电池因短路、热失控在内的原因而导致温度急剧上升时，其周围的冷却液吸热后将快速产生气化，导致气体压力增大，当气体压力达到电池最大承受压力的90％时，压力控制阀将自动开启，这时该气体将通过气体输送管路经单向阀流入液化装置，直至电池箱内压力降至电池最大承受压力的90％以下时，压力控制阀自动关闭；进入液化装置的气体将进行液化，然后经液体回流管路及单向阀流回电池箱的下部，以保持电池箱内具有足够的冷却液，由此对电池进行强制降温，如此反复，直至电池温度达到工作温度范围内为止；
[0015]当电池箱内的压力超过5MPa时，过压保护装置将开启而向外泄压。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017](1)利用环保型绝缘冷却液的相变吸热原理并使电池直接与冷却液接触，可以快速有效降低电池温度，控温效果好；
[0018](2)采用具有高效散热功能的电池箱，对于大部分情况下的电池散热需求可以无需其他辅助散热装置，因此能够大大简化电池热防控装置的结构及工作流程；
[0019](3)内置阻燃多孔材料通过微孔吸附作用可以有效降低冷却液用量，从而降低冷却液使用成本和装置重量；
[0020](4)针对极端电池发热情况(如：短路、热失控等)，可通过外置的液化装置进行强化降温，从而全面保障电池热安全。
附图说明
[0021]图1为本专利技术提供的电池热安全防控装置构成示意图。
[0022]图2为本专利技术提供的电池热安全防控装置中电池箱外部结构立体图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术作进一步说明，但这并非是对本专利技术的限制，本领域技术人员根据本专利技术的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本专利技术的基本思想，均在本专利技术的范围之内。
[0024]如图1、图2所示，本专利技术提供的电池热安全防控装置包括电池箱1、压力控制阀3、单向阀4、液化装置5、阻燃多孔材料9、翅片10、冷却液11、气体输送管路12及液体回流管路13；其中，电池箱1为具有良好散热效果且耐压的密闭容器，内部放置电池组8，上下部分别设有气态冷却液出口2和液态冷却液回流口6，外表面设置翅片10；阻燃多孔材料9设置在电池箱1内电池组8中相邻电池之间，并且电池箱1内注有冷却液11，因此电池组8浸在冷却液11中；气体输送管路12的两端分别连接在电池箱1的气态冷却液出口2和液化装置5的入口，中部安装一个压力控制阀3和一个单向阀4；液体回流管路13本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池热安全防控装置，其特征在于：所述电池热安全防控装置包括电池箱(1)、压力控制阀(3)、单向阀(4)、液化装置(5)、阻燃多孔材料(9)、翅片(10)、冷却液(11)、气体输送管路(12)及液体回流管路(13)；其中，电池箱(1)为具有良好散热效果且耐压的密闭容器，内部放置电池组(8)，上下部分别设有气态冷却液出口(2)和液态冷却液回流口(6)，外表面设置翅片(10)；阻燃多孔材料(9)设置在电池箱(1)内电池组(8)中相邻电池之间，并且电池箱(1)内注有冷却液(11)，因此电池组(8)浸在冷却液(11)中；气体输送管路(12)的两端分别连接在电池箱(1)的气态冷却液出口(2)和液化装置(5)的入口，中部安装一个压力控制阀(3)和一个单向阀(4)；液体回流管路(13)的两端分别连接在液化装置(5)的出口和电池箱(1)的液态冷却液回流口(6)，中部安装一个单向阀(4)；电池箱(1)内外的线缆采用密封航空插头连接。2.根据权利要求1所述的电池热安全防控装置，其特征在于：所述电池热安全防控装置还包括安装在电池箱(1)顶面上的过压保护装置(7)。3.根据权利要求1所述的电池热安全防控装置，其特征在于：所述阻燃多孔材料(9)选自石墨碳毡、石英棉、超细玻璃棉、高硅氧棉、聚氨酯泡沫棉和二氧化硅气凝胶毡中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电池热安全防控装置，其特征在于：所述冷却液(11)选自氢氟烯烃类化合物、氢氟醚烃类化合物、全氟酮类化合物和氢氟环烷烃类化合物中的至少一种；其中氢氟烯烃类化合物包括顺式
‑
1,1,1,4,4,4,
‑
六氟
‑2‑
丁烯、反式
‑
1,1,1,4,4,4,
‑
六氟
‑2‑
丁烯、3,4,5,5,5
‑
五氟
‑3‑
(三氟甲基)戊
‑1‑
烯和1,1,1,2,3,4,5,5,5
‑
九氟
‑4‑
(三氟甲基)戊
‑2‑
烯；氢氟醚烃类化合物包括1
‑
甲氧基
‑
九氟丁烷和1
‑
甲氧基
‑
七氟丙烷；全氟酮类化合物包括全氟
‑2‑
甲基
‑3‑
戊酮和全氟
‑3‑
甲基
‑2‑
丁酮；氢氟环...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秀涛，周晓猛，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。