一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法技术

本发明专利技术公开了一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法，包括多个电芯模组/电池包和用于封装多个所述电芯模组/电池包的壳体，所述壳体开设有抽气阀和补气阀，所述抽气阀和所述补气阀之间设置有循环通道，所述循环通道内设置有循环风机和气体控制装置，所述气体控制装置包括分子筛单元和除氧材料单元，净化壳体内及循环通道内气体中的氧和水。通过检测壳体内的氧气含量、压强以及温度，判断电芯模组/电池包的状态，进而通过启用气体控制装置中的不同单元组合实现对不同状态电芯模组/电池包的保护。电池包的保护。电池包的保护。

【技术实现步骤摘要】
一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法


[0001]本专利技术涉及锂电池技术，特别涉及一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池组作为一种高能量的能源储存及输出装置，现已大量应用于新能源汽车领域和储能领域。近年来，储能装置与新能源汽车的起火事故已屡见不鲜。往往由单一电池引起的热失控，因电池包内空间狭小导致热量聚集，最终对装置整体造成威胁。因此，随着对于更高能量密度的要求提升以及电池热失控事故频发，电池包安全性日益受到关注。
[0003]经过在日常工作中，实验发现在不同气氛下进行电池针刺实验，电池破损后的燃烧现象有所不同。在空气氛围中，电池经过针刺会剧烈燃烧，并且伴随着生产爆炸，明火窜出。然而，在惰性气体氛围中，电池表现为只冒烟不起火。经过深入研究发现，测试氛围中的水氧含量可以有效减缓电池的热失控，尤其在水氧含量降低到一定数值之后电池只冒烟不起火。
[0004]电池失控喷发有固态、液态、气态三态，其中气态多为可燃气体，液态为电解质，固态则是一些固态颗粒，三者叠加往往产生火焰。在本专利技术中热失控产生时，风机连接过滤系统，对易燃物质进行过滤吸收，从而保证电池包安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法，通过检测壳体内的氧气含量、压强以及温度，判断电芯模组/电池包的状态，进而通过启用气体控制装置中的不同单元组合实现对不同状态电芯模组/电池包的保护。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0007]一种不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：包括多个电芯模组/电池包和用于封装多个所述电芯模组/电池包的壳体，所述壳体开设有抽气阀和补气阀，所述抽气阀和所述补气阀之间设置有循环通道，所述循环通道内设置有循环风机和气体控制装置，所述气体控制装置包括分子筛单元和除氧材料单元，净化壳体内及循环通道内气体中的氧和水。
[0008]作为优选，所述循环通道包括主干通道和并列的第一分支通道、第二分支通道，所述第一分支通道和所述第二分支通道的末端通过控制阀与主干通道连通，所述循环风机、所述分子筛单元和所述除氧材料单元均设置于所述主干通道内。
[0009]作为优选，所述主干通道包括主干管路和两个并列的主干支路，所述分子筛单元、循环风机均设于所述主干管路内，所述除氧材料单元包括靶脱氧材料单元和铜触媒脱氧单元，所述靶脱氧材料单元位于其中一个所述主干支路内，所述铜触媒脱氧单元位于另一个所述主干支路内。
[0010]作为优选，所述气体控制装置还包括有害气体吸附单元，所述有害气体吸附单元
位于所述第二分支通道内。
[0011]作为优选，所述气体控制装置还包括净化杂质单元，所述有净化杂质单元位于所述第二分支通道内。
[0012]作为优选，还包括液态制冷装置，所述液态制冷装置设于所述主干通道靠近所述补气阀的一侧。
[0013]作为优选，所述循环风机设于所述主干通道靠近所述抽气阀的一侧。
[0014]作为优选，所述壳体内充入的气体及液态制冷装置输出的气体均为惰性气体。
[0015]一种不热失控锂金属固态电池的保护方法，包括实时监测壳体内的氧气含量、压强以及温度，判断锂金属固态电池的状态，进而通过启用气体控制装置中的不同单元组合实现对不同状态的锂金属固态电池进行保护；
[0016]当壳体内的氧气含量超过第一预设值，压强与温度没有超过相对应的预设值时，判断需对电芯模组/电池包氛围进行除水降氧操作，同时启动抽气阀和补气阀，将壳体内的气体抽出至循环通道内，依次通过分子筛单元和除氧材料单元去除抽出的气体中的氧和水，然后与液态制冷装置内输出的保护气体混合后经补气阀输送至壳体内，并保持壳体内的压强为第二预设值；
[0017]当壳体内的压强超出第二预设值，壳体内的氧气含量及温度没有超过相对应的预设值时，判断锂金属电池模组出现鼓胀，但未燃烧，向电池系统进行报警，提示需进行检修；
[0018]当壳体内的压强超出第二预设值，壳体内的温度超出第三预设值，判断电芯模组/电池包热失控，且壳体破损，同时启动抽气阀和补气阀，将壳体内的气体抽出至循环通道内，依次通过净化杂质单元、有害气体吸附单元去除抽出的气体中因电芯模组/电池包热失控产生的固态颗粒以及因电解液受热挥发的有机气体，然后与液态制冷装置内输出的保护气体混合后经补气阀输送至壳体内，并保持壳体内的压强为第二预设值。
[0019]作为优选，在启动除氧材料单元时，需判断电芯模组/电池包处于工作状态或者充电状态；
[0020]当电芯模组/电池包处于工作状态，且电芯模组/电池包未失控时，启动靶脱氧材料单元；
[0021]当电芯模组/电池包处于充电状态，且电芯模组/电池包未失控时，启动铜触媒脱氧单元；
[0022]当电芯模组/电池包处于工作状态或者充电状态，且电芯模组/电池包热失控时，同时启动靶脱氧材料单元和铜触媒脱氧单元。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的一种不热失控的锂金属固态电池模组及保护方法的优点在于：
[0024](1)通过实时监测壳体内的氧气含量、压强以及温度，判断电芯模组/电池包的状态，进而通过启用气体控制装置中的不同单元组合实现对不同状态电芯模组/电池包的保护；
[0025](2)通过将壳体内的气体抽出，然后通过气体控制装置将电芯模组/电池包热失控产生的固态颗粒、因电解液受热挥发的有机气体以及气体中的水和氧去除，然后再输送至壳体内，保持向壳体内输送保护气体，维持锂金属固态电池正常工作抵达维修地点；
[0026](3)通过将抽出后过滤除杂后的气体与液态制冷装置内输出的保护气体混合后经
补气阀输送至壳体内，一方面可以有效降低因气体控制装置去除水或者氧的过程中产生的热量，保证壳体内电芯模组/电池包的安全，另一方面也使去除氧或者一些有机气体以后输送至壳体内的气体仍然能维持壳体内的压力平衡。
附图说明
[0027]图1为本实施例中不热失控的锂金属固态电池模组的系统框图。
[0028]图中，1、主干通道；11、主干管路；12、主干支路；2、第一分支通道；3、第二分支通道。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0030]实施例
[0031]一种不热失控的锂金属固态电池模组，包括多个电芯模组/电池包和用于封装多个电芯模组/电池包的壳体，壳体开设有抽气阀和补气阀，抽气阀和补气阀之间设置有循环通道，循环通道内设置有循环风机、气体控制装置和液态制冷装置，用于将从壳体内抽出的气体进行过滤除杂后再输送回壳体内。
[0032]如同1所示，循环通道包括主干通道1和并列的第一分支通道2和第二分支通道3，第一分支通道2和第二分支通道3的末端通过控制阀与主干通道连通，其中第一分支通道2和第二分支通道3的前端与主干通道1的连接处设置有第一电磁阀。主干通道1包括主干管路11和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：包括多个电芯模组/电池包和用于封装多个所述电芯模组/电池包的壳体，所述壳体开设有抽气阀和补气阀，所述抽气阀和所述补气阀之间设置有循环通道，所述循环通道内设置有循环风机和气体控制装置，所述气体控制装置包括分子筛单元和除氧材料单元，净化壳体内及循环通道内气体中的氧和水。2.根据权利要求1所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述循环通道包括主干通道和并列的第一分支通道、第二分支通道，所述第一分支通道和所述第二分支通道的末端通过控制阀与主干通道连通，所述循环风机、所述分子筛单元和所述除氧材料单元均设置于所述主干通道内。3.根据权利要求2所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述主干通道包括主干管路和两个并列的主干支路，所述分子筛单元、循环风机均设于所述主干管路内，所述除氧材料单元包括靶脱氧材料单元和铜触媒脱氧单元，所述靶脱氧材料单元位于其中一个所述主干支路内，所述铜触媒脱氧单元位于另一个所述主干支路内。4.根据权利要求2所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述气体控制装置还包括有害气体吸附单元，所述有害气体吸附单元位于所述第二分支通道内。5.根据权利要求2所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述气体控制装置还包括净化杂质单元，所述有净化杂质单元位于所述第二分支通道内。6.根据权利要求2所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：还包括液态制冷装置，所述液态制冷装置设于所述主干通道靠近所述补气阀的一侧。7.根据权利要求6所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述循环风机设于所述主干通道靠近所述抽气阀的一侧。8.根据权利要求6所述的不热失控的锂金属固态电池模组，其特征在于：所述壳体内充入的气体及液态制...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔言明，许晓雄，葛佳文，林久，黄园桥，詹盼，戈志敏，
申请(专利权)人：浙江锋锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：