锂离子电池储能灭火系统技术方案

本实用新型专利技术公开的是电化学储能技术领域的一种锂离子电池储能灭火系统，包括电池支架、储存罐和感应系统，所述电池支架为多层结构，将其侧面的竖向承力管件作为有灭火管，并在灭火管上与每层支架空腔相对应的位置设有释放孔，所述灭火管顶部通过管道和电磁阀与储存罐相连，所述储存罐中装有高压灭火介质，所述感应系统包括设置在电池支架上的火灾感应器，以及电性连接在火灾感应器与电磁阀之间的控制器。将电池支架自身的竖向承力管件作为灭火管，可避免布设灭火管道占用储能空间。当发生火灾时，火灾感应器将监测信息发送到控制器，控制器控制电池阀开启，储存罐中的高压灭火介质会进入灭火管，再从释放孔喷出，从而近距离对火焰进行扑灭。距离对火焰进行扑灭。距离对火焰进行扑灭。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池储能灭火系统


[0001]本技术涉及电化学储能
，尤其涉及一种锂离子电池储能灭火系统。

技术介绍

[0002]近年来，风光水等可再生能源逐渐成为能源主力，但由于随机性、波动性与用电负荷不匹配，需要大量的储能承担削峰填谷、时空转换作用。因此电力储能广泛用于发电侧、电网侧和用户侧等多种应用场景。电化学储能是一种新型电力储能，具有长寿命、高效率、动态响应速度快、不受地理条件限制、储能时长可长可短等优点，可以作为新能源为主体的新型电力系统中的一种灵活的调节资源。而锂离子电池储能具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、无污染、工作温度范围宽及自放电小等诸多优点，目前在电化学储能中已经占据了绝对的主导地位。其作为新型的高能电化学储能，在向着解决人类环境污染和能源危机前进的过程中，遇到了最为巨大的挑战，即安全问题。锂离子电池会因材料缺陷、制程过程管控不好、控制失效及滥用等原因发生热失控，释放大量的热量，进而引起热失控蔓延，导致整个储能系统发生热失控，产生起火、爆炸等安全事故。
[0003]目前解决锂离子电池储能系统安全性问题的途径主要包括三方面。第一是通过使用维护或辅助管理来保证其安全性，如通过锂离子电池管理系统防止锂离子电池短路、过充及超温等；第二则是通过改善锂电池材料或优化设计来提高锂离子电池自身的安全性，如通过提高正极材料稳定性，在电解液中添加阻燃及防过充等添加剂，采用新型隔膜(如陶瓷隔膜)等方式；第三是设置独立运行的消防系统。
[0004]现有针对电池储能的灭火系统，主要有三种方式，一种是舱级灭火，在存放储能系统的房间顶部设置灭火管道，其缺点是无法实现精准灭火，灭火介质利用率低，效果不良；第二种是管路灭火，在储能系统内部空间布设大量灭火管路，其缺点是灭火管路极大占用储能系统内部空间，不利于提升能量密度；第三种是电池包级灭火，主要是在电池包开发阶段加入灭火系统，其缺点是需联合电池包开发，增加多个零部件，成本高，工艺复杂，且响应速度不及热失控蔓延速度，灭火效果差。

技术实现思路

[0005]为克服现有电池储能灭火系统存在的上述不足，本技术所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，经济实用的锂离子电池储能灭火系统。
[0006]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]锂离子电池储能灭火系统，包括电池支架、储存罐和感应系统，所述电池支架为多层结构，将其侧面的竖向承力管件作为有灭火管，并在灭火管上与每层支架空腔相对应的位置设有释放孔，所述灭火管底部封口，顶部通过管道和电磁阀与储存罐相连，所述储存罐中装有高压灭火介质，所述感应系统包括设置在电池支架上的火灾感应器，以及电性连接在火灾感应器与电磁阀之间的控制器。将电池支架自身的竖向承力管件作为灭火管，可避免布设灭火管道占用储能空间。当发生火灾时，火灾感应器将监测信息发送到控制器，控制
器控制电池阀开启，储存罐中的高压灭火介质会进入灭火管，再从释放孔喷出，从而近距离对火焰进行扑灭。
[0008]根据电池包的尺寸，为了实现全方位灭火，在所述电池支架上除开电池进出的面，其余侧面均匀间隔设置有多根灭火管。
[0009]为了方便储存罐连接多根灭火管，还设置了总管，所述总管与储存罐相连，并在连接处设有第一电磁阀，所述灭火管通过连接管与总管相连，并在连接管与总管相连的位置设有第二电磁阀。一根总管可以同时连接多根灭火管，通过第二电磁阀来实现精准控制，可减少管道布置，进一步提升储能空间。
[0010]为了方便安装连接以及日常维护，所述灭火管和连接管最好采用快插结构进行连接，相应的在灭火管的顶部设有快插头公端，连接管上与灭火管相连的一端设有与快插头公端相匹配的快插头母端。
[0011]进一步的是，所述火灾感应器包括温度感应器、火焰感应器或烟雾感应器，火灾感应器设置在电池支架的每一层空腔内。每一层都设置一个或多个火灾感应器，能对每一个电池包都进行监测，便于及时发现火情，提高灭火相应速度。
[0012]本技术的有益效果是：利用电池支架自身的结构件作为灭火管，可节约灭火管道布设，大幅降低了材料成本和生产成本，同时节省了大量空间，可在同等空间布置更多电量，提高系统能量密度，并能实现近距离灭火，达到精准快速灭火的目的，从而提升了灭火系统的安全可靠性，极大程度上保障了储能系统的安全性。
附图说明
[0013]图1是本技术的总体结构示意图；
[0014]图2是本技术图1中A部分的放大示意图；
[0015]图3是本技术灭火管的结构示意图；
[0016]图4是本技术图3中B部分的放大示意图；
[0017]图5是本技术工作时的结构示意图；
[0018]图中标记为，1
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电池支架，2
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电池，3
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灭火管，4
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总管，5
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第一电磁阀，6
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储存罐，7
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快插头母端，8
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连接管，9
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第二电磁阀，10
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快插头公端，11
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封口端，12
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释放孔，13
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高压灭火介质，14
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着火电池。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术进一步说明。
[0020]如图1
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5所示，本技术的锂离子电池储能灭火系统，包括电池支架1、储存罐6和感应系统，所述电池支架1为多层结构，将其侧面的竖向承力管件作为有灭火管3，并在灭火管3上与每层支架空腔相对应的位置设有释放孔12，所述灭火管3底部封口，顶部通过管道和电磁阀与储存罐6相连，所述储存罐6中装有高压灭火介质13，所述感应系统包括设置在电池支架1上的火灾感应器，以及电性连接在火灾感应器与电磁阀之间的控制器。
[0021]目前的电池支架1一般采用矩形的钢管焊接而成，本技术通过对侧面的竖向承力管件进行改造，将其底部封口形成封口端11，顶部连接至储存罐6，然后在朝向支架空腔的一侧开设释放孔12，使其成为灭火管3。当发生火灾时，火灾感应器将监测信息发送到
控制器，控制器控制电池阀开启，储存罐6中的高压灭火介质13会进入灭火管3，再从释放孔12喷出，从而近距离对着火电池14进行扑灭。所述高压灭火介质13可采用七氟丙烷或全氟己酮等。
[0022]在实际的生产制造过程中，电池2的尺寸大小不一，而电池支架1根据电池2来制作，因此，为了实现全方位灭火，在制作电池支架1时，在所述电池支架1上除开电池2进出的面，其余侧面均匀间隔设置有多根灭火管3，方便实现全方位灭火，提高灭火效率。
[0023]一个储能系统中一般包括很多电池支架1，一个电池支架1带有多根灭火管3，而一个储存罐6中通常能存放大量灭火介质，因此，为了提高连接效率，方便储存罐6连接多根灭火管3，优选方案是增加一根总管4，所述总管4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂离子电池储能灭火系统，其特征是：包括电池支架(1)、储存罐(6)和感应系统，所述电池支架(1)为多层结构，将其侧面的竖向承力管件作为有灭火管(3)，并在灭火管(3)上与每层支架空腔相对应的位置设有释放孔(12)，所述灭火管(3)底部封口，顶部通过管道和电磁阀与储存罐(6)相连，所述储存罐(6)中装有高压灭火介质(13)，所述感应系统包括设置在电池支架(1)上的火灾感应器，以及电性连接在火灾感应器与电磁阀之间的控制器。2.如权利要求1所述的锂离子电池储能灭火系统，其特征是：所述电池支架(1)上除开电池(2)进出的面，其余侧面均匀间隔设置有多根灭火管(3)。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡超，丁家祥，雷东，单逸峰，肖嘉兴，
申请(专利权)人：四川长虹电源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：