一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，该装置包括电池管理系统、消防联动控制器、水泵、水箱、消防水管、锂电池蓄容池、MEMS气体传感单元，其中MEMS气体传感单元由网罩、电路主板、气体传感器芯片、封装外壳组成。本发明专利技术可实现对储能集装箱内锂离子电池二次热失控的火灾防治。与现有技术相比，本发明专利技术是高度灵敏的早期预警及成本低廉的高效灭火系统。高效灭火系统。高效灭火系统。

A lithium battery anti reburning device based on MEMS gas detection and rapid water injection

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置


[0001]本专利技术属于储能电池全过程安全
，具体涉及一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置。

技术介绍

[0002]国家能源局公布的2021年全国电力工业统计数据显示，我国新能源技术发电占比已超46％，新能源在不远的未来必将成为我国电力供应的主体发电源。其中，风能和太阳能呈现快速增长的趋势，随着我国30 60双碳政策的引导，以新能源为主体的新型电力系统的发展将主要依赖于安全稳定的储能系统作为保障。目前，主流的储能系统包括锂电池储能、抽水蓄能以及显热储热。由于锂离子电池热失控的热化学机理中包含大量的产氧反应，例如SEI膜的分解、锂电正极材料的分解。产生的大量氧气一方面与有机电解液发生剧烈的反应，另一方面为后续热失控产生射流火焰提供内部氧化剂支持。因此，当电池第一次热失控产生的明火被扑灭后，由于电池外部包裹材料和储能集装箱内电池支架等的遮蔽，电池内部温度往往并未下降至安全区域，从而导致了电池的二次热失控火灾的爆发。综上，电池高效的防复燃技术是实现全过程安全的重要一环。
[0003]授权公告号为CN 209630480 U的专利公布了一种动力电池包防复燃自动灭火装置，其复燃预警方法为火焰传感器对火焰的识别。值得一提的是，锂电池热失控火灾一旦爆发，即明火一旦出现，灭火系统开始启动扑救火灾的黄金时刻即已错过，只有更早期的检测明火发生前的特征气体，比如H2、HF等，才能实现高效的防复燃灭火效果。授权公告号为CN 110624193 A的专利公布了一种基于物联网的防止复燃的消防控制方法，该方法同样没有明确早期预警的技术方法，在火场中物联网的控制方式是否稳定可靠也是值得商榷的问题。授权公告号为CN 215341334 U的专利公布了一种基于石墨烯MEMS气体传感器的锂电池热失控预警系统，该石墨烯MEMS气体传感器并未包含氢气传感器。已有相关研究表明，氢气是热失控发生过程较为早期的特征气体。
[0004]因此，如何更早期对锂电池热失控进行早期预警及防复燃灭火降温，是实现电池全过程安全技术急需解决的关键技术难点。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提出一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，可在完成电池热失控的早期预警以及高效灭火降温的同时，实现较低成本及能耗控制。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，包括依次闭环连接的电池管理系统、消防联动控制器、水泵、水箱、消防水管和锂电池蓄容池，还包括一设置在所述锂电池蓄容池上的MEMS气体传感单元，所述电池管理系统同步检测电池运行过程电压、电流或阻抗基本特征参数的同时，对所述MEMS气体传感单元数据进行实时监控，并且将所述MEMS气体传感单元数据与所述消防联动控制器进行信号反馈。
[0008]进一步地，所述MEMS气体传感单元由网罩、电路主板、气体传感器芯片和封装外壳组成。
[0009]进一步地，所述电路主板将所述气体传感器芯片信号实时分发至所述电池管理系统。
[0010]进一步地，所述气体传感器芯片至少包括氢气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氯化氢传感器、氟化氢传感器和二氧化硫传感器。
[0011]进一步地，所述消防联动控制器可对来自所述电池管理系统的信号进行识别，并可控制所述水泵的启停。
[0012]进一步地，所述水泵可至少提供0～0.5MPa区间内稳定水压的输出。
[0013]进一步地，所述水箱填装至少9立方米的工业去离子水。
[0014]进一步地，所述消防水管至少承受1MPa的水压，且可承受至少30分钟的明火炙烤而不融化变形。
[0015]进一步地，所述明火炙烤中火焰温度至少应高于500℃。
[0016]进一步地，所述锂电池蓄容池的容积V
蓄池
大于电池容积V
电池
。
[0017]进一步地，所述MEMS气体传感单元贴附在靠近锂电池安全阀一侧。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术关注于锂电池高效防复燃技术的创新，将轻巧型气体检测微机电系统(MEMS) 及快速注水的方法引入锂电池二次热失控的防复燃技术中，显著优势有：(1)轻巧化的 MEMS传感器可贴附在每一个电池单元表面，实现全电池组的分布统一监测；(2)快速注水系统成本低廉，无需大幅增加现有自动灭火系统的用水负担。
附图说明
[0020]图1为本专利技术锂电池防复燃装置示意图；
[0021]图2为本专利技术MEMS气体传感单元示意图；
[0022]图中标记说明：1
‑
电池管理系统；2
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消防联动控制器；3
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水泵；4
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水箱；5
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消防水管；6
‑
锂电池蓄容池；7
‑
MEMS气体传感单元；8
‑
网罩；9
‑
电路主板；10
‑
气体传感器芯片；11
‑ꢀ
封装外壳
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0024]如图1所示，一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，该装置包括电池管理系统1、消防联动控制器2、水泵3、水箱4、消防水管5、锂电池蓄容池6、MEMS 气体传感单元7，其中MEMS气体传感单元7由网罩8、电路主板9、气体传感器芯片10、封装外壳11组成。
[0025]电池管理系统1可同步检测电池运行过程电压、电流、阻抗等基本特征参数的同时，也需对MEMS气体传感单元7数据进行实时监控，并且能将MEMS气体传感单元7数据与消防联动控制器2进行信号反馈。具体来说，一旦监测到氢气、一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、氟化氢、二氧化硫等任意一种气体含量的预警，应立即通过消防联动控制器2 开启水泵3。
[0026]消防联动控制器2可对来自电池管理系统1的信号进行识别，并可控制水泵3的启停，其启停时间应至少满足一个锂电池蓄容池6容积的送水量。水泵3可至少提供 0～0.5MPa区间内稳定水压的输出。具体来讲，针对一个50立方的储能用锂电集装箱，应满足至少0.5MPa的消防管网水压。水箱4应填装至少9立方米的工业去离子水。具体来讲，针对一个50立方的储能用锂电集装箱，应满足至少10立方的工业去离子储备。消防水管5至少应承受1MPa的水压，且可承受至少30分钟的明火炙烤而不融化变形。明火炙烤中火焰温度至少应高于500℃。锂电池蓄容池6的容积V
蓄池
应大于电池容积V
电池
。
[0027]本专利技术中，MEMS气体传感单元7由网罩8、电路主板9、气体传感器芯片10、封装外壳11组成，且贴附在靠近锂离子电池安全阀一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，其特征在于，包括依次闭环连接的电池管理系统、消防联动控制器、水泵、水箱、消防水管和锂电池蓄容池，还包括一设置在所述锂电池蓄容池上的MEMS气体传感单元，所述电池管理系统同步检测电池运行过程电压、电流或阻抗基本特征参数的同时，对所述MEMS气体传感单元数据进行实时监控，并且将所述MEMS气体传感单元数据与所述消防联动控制器进行信号反馈。2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，其特征在于，所述MEMS气体传感单元由网罩、电路主板、气体传感器芯片和封装外壳组成。3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，其特征在于，所述电路主板将所述气体传感器芯片信号实时分发至所述电池管理系统。4.根据权利要求2所述的一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，其特征在于，所述气体传感器芯片至少包括氢气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氯化氢传感器、氟化氢传感器和二氧化硫传感器。5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS气体检测和快速注水的锂电池防复燃装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋鹏，吴迎春，
申请(专利权)人：浙江大学湖州研究院，
类型：发明
国别省市：