一种锂电池热失控超前应急处置方法

1.本发明属于锂离子电池安全试验技术领域，具体来说涉及一种锂电池热失控超前应急处置方法。


背景技术：

2.锂电池由于具有能量密度大、使用寿命长、重量轻、方便携带的优点而被广泛生产和使用。大到飞机、电动汽车，小到电脑主板、手机等，锂电池已经成了生产和生活不可或缺的产品。然而，由锂电池引起的爆炸、起火等各种安全事故时有发生，对人们的生命财产安全构成严重威胁。运输过程当中的颠簸、电池意外放电、短路、挤压，特别是针对航空运输还牵涉到气压的变化等等，但是，无论那种原因都会导致锂电池内部升温，发生氧化反应，最终导致爆炸和起火。锂电池热失控超前预警和防燃爆技术就成了减少重大事故发生的关键和主要目标。锂电池受热可以分为三个阶段，锂电池热分解阶段，锂电池热失控，自热反应结束后的降温过程。为了给消防人员赢取更多的处置时间，提供一种可以在锂电池热分解阶段进行报警的报警器和快速降温的防燃爆装置，最大限度减少锂电池热失控造成的损失，探索一种锂电池热失控超前预警和防燃爆技术势在必行。但是目前，商业上尚没有适用于锂电池热失控超前预警及防燃爆技术来辅助完成此类消防工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂电池热失控超前应急处置方法。该处置方法能提供以气体传感器监测锂电池燃爆前期征候信号，温度传感器监测锂电池燃爆初期温度信号，将获取信号传输至控制器，根据信号类型自动开启惰性急速降温系统，或者同时开启降温、灭火系统，消防人员赢取更多的处置时间。
4.本发明提供了以下技术方案：
5.一种锂电池热失控超前应急处置方法，由高压雾化喷头、传感器、控制器、控制阀、空压机、降温及灭火系统、排气管和漏气管构成。
6.所述传感器包含温度传感器和气体传感器，温度传感器监测锂电池燃爆初期温度信号，气体传感器监测锂电池燃爆前期征候信号，将获取信号传输至控制器。
7.所述温度传感器为非接触式红外温度传感器，检测温度范围0至200摄氏度，精度1度。
8.所述气体传感器为纳米氧化锡、纳米氧化锌基半导体旁热式传感器，检测灵敏度(参照100ppm乙醇气体)大于50。
9.所述控制阀包含自动安全阀、电磁控制阀、手动安全阀、流量控制阀、进气量控制阀。
10.所述控制器根据信号类型自动开启惰性急速降温系统，或者同时开启降温、灭火系统。
11.所述惰性急速降温系统包含液氮罐、雾化喷头，惰性急速降温采用液氮高压雾化
喷淋方式，采用高隔热液氮罐盛装液氮，液氮罐盖与罐体之间有紧缩装置，盖与罐体之间封严性高，罐盖上安装2个安全阀和一个漏气管，漏气管连通罐内，另一端通向排气孔或者通道电池组箱内起降温作用。
12.所述灭火系统包含液态二氧化碳罐、雾化喷头，液态二氧化碳作为灭火剂，采用喷洒角度大于120度、高雾化性能的喷头。
13.所述雾化喷头包含喷头角度控制器、雾化喷嘴，根据实际使用场所，雾化喷头可以安装在手持式操作杆上，也可以安装在相对封闭空间内特定位置，可以同时安装多个喷头。
14.所述降温及灭火系统根据安全防控情境，液氮罐和液态二氧化碳罐可以同时使用，也可以只用液氮罐或液态二氧化碳罐。
15.所述空压机的作用是通过空压机产生的高压气流作为喷雾动力，通过虹吸原理吸出液氮和液态二氧化碳，实现雾化和喷洒。
16.在上述技术方案中，手动安全阀的数量为3个，分别与液氮罐，液态二氧化碳罐和空压机相连接。
17.在上述技术方案中，流量控制器2个，连在雾化喷头上。
18.在上述技术方案中，排气管3个，分别与液氮罐，液态二氧化碳罐和空压机相连接。
19.本实用新型(发明)的有益效果是可以根据实际需要在封闭空间内特定位置，同时安装多个喷头，满足电池运输量不同带来的快速降温和灭火需求，使其广泛应用于锂电池燃爆实验研究和消防领域。
附图说明
20.图1是本发明的结构示意图。
21.其中：1.高压雾化喷头，2.温度传感器，3.气体传感器，4.控制器，5.液氮罐，6.空压机，7.液态二氧化碳罐，8.自动安全阀，9.电磁控制阀，10.11.12.手动安全阀，13.14.流量控制阀，15.进气量控制阀，16.喷头角度控制器，17.雾化喷嘴，18.19.20.排气管，21.漏气管
22.本发明的具体实施方式
23.下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
24.本发明所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，包括高压雾化喷头、传感器、控制器、控制阀、空压机、降温及灭火系统、排气管和漏气管。
25.实施例1
26.锂电池过充电、热冲击和外部短路出现内部升温时，在锂电池的存储空间内，如图1，温度传感器2将监测到锂电池燃爆初期温度信号，将获取信号传输至控制器4，控制器4将打开连接液氮罐5的自动安全阀8，和连接空压机6的电磁控制阀9，空压机6开始工作，产生高压气流，将液氮吸入高压雾化喷头1，液氮和高压气流经过流量控制阀13和14进入高压雾化喷头后充分混合，高压雾化喷头1的进气量控制阀15打开，经过喷头角度控制器16和雾化喷嘴17，将液氮喷洒在锂电池表面，达到给锂电池降温的目的。
27.实施例2
28.锂电池过充电、热冲击和外部短路发生内部急速升温时，在锂电池的存储空间内，如图1，电池开始热分解，释放气体，在锂电池的存储空间内，如图，气体传感器3监测锂电池
燃爆前期征候气体信号，温度传感器2监测锂电池燃爆初期温度信号，将获取信号传输至控制器4，控制器4将同时打开连接液氮罐5和液态二氧化碳罐7的自动安全阀8，和连接空压机6的电磁控制阀9，空压机6开始工作，产生高压气流，将液氮和液态二氧化碳吸入高压雾化喷头1，液氮、液态二氧化碳和高压气流经过流量控制阀13和14进入高压雾化喷头1后充分混合，高压雾化喷头1的进气量控制阀15打开，经过喷头角度控制器16和雾化喷嘴17，将液氮和液态二氧化碳喷洒在锂电池表面，开始给锂电池降温和灭火。
29.本发明可以根据实际需要在封闭空间内特定位置，同时安装多个喷头，满足电池运输量不同带来的快速降温和灭火需求。
30.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征是：(1)以气体传感器监测锂电池燃爆前期征候信号，温度传感器监测锂电池燃爆初期温度信号，将获取信号传输至控制器，根据信号类型自动开启惰性急速降温系统，或者同时开启降温、灭火系统；(2)惰性急速降温采用液氮高压雾化喷淋方式；(3)采用液态二氧化碳作为灭火剂；(4)通过空压机产生的高压气流作为喷雾动力，通过虹吸原理吸出液氮和液态二氧化碳，实现雾化和喷洒；(5)采用喷洒角度大于120度、高雾化性能的喷头。2.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征在于：气体传感器为纳米氧化锡、纳米氧化锌基半导体旁热式传感器，检测灵敏度(参照100ppm乙醇气体)大于50。3.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征在于：温度传感器为非接触式红外温度传感器，检测温度范围0至200摄氏度，精度1度。4.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征在于：根据实际使用场所，雾化喷头可以安装在手持式操作杆上，也可以安装在相对封闭空间内特定位置，可以同时安装多个喷头。5.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征在于：采用高隔热液氮罐盛装液氮，液氮罐盖与罐体之间有紧缩装置，盖与罐体之间封严性高，罐盖上安装2个安全阀和一个漏气管，漏气管连通罐内，另一端通向排气孔或者通道电池组箱内起降温作用。6.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控超前应急处置方法，其特征在于：根据安全防控情境，液氮罐和液态二氧化碳罐可以同时使用，也可以只用液氮罐或液态二氧化碳罐。

技术总结
本专利公开了一种锂电池热失控超前应急处置方法，包括高压雾化喷头、传感器、控制器、控制阀、空压机、降温及灭火系统、排气管和漏气管。传感器包含温度传感器和气体传感器。惰性急速降温系统包含液氮罐、高压雾化喷头，采用液氮高压雾化喷淋方式。灭火系统包含液态二氧化碳罐、雾化喷头，液态二氧化碳作为灭火剂，采用喷洒角度大于120度、高雾化性能的喷头。降温及灭火系统根据安全防控情境，液氮罐和液态二氧化碳罐可以同时使用，也可以只用液氮罐或液态二氧化碳罐。空压机的作用是通过空压机产生的高压气流作为喷雾动力，通过虹吸原理吸出液氮和液态二氧化碳，实现雾化和喷洒。该装置提供以气体传感器监测锂电池燃爆前期征候信号，温度传感器监测锂电池燃爆初期温度信号，将获取信号传输至控制器，根据信号类型自动开启惰性急速降温系统，或者同时开启降温、灭火系统，消防人员赢取更多的处置时间。消防人员赢取更多的处置时间。消防人员赢取更多的处置时间。


技术研发人员：连晓雪 李东琪 张青松 张美蓉
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/8/30