防爆电池的制作方法

1.本申请涉及电池安全应用技术领域，尤其涉及一种防爆电池。


背景技术：

2.目前，煤矿井下使用的大容量防爆电池，通常以特殊型或者增安型铅酸蓄电池电池为主，由于存在能量密度小、电压低、循环次数少、环境污染严重等缺点，且gb 3836系列和iec60079 系列防爆标准对于铅酸蓄电池的使用有诸多限制，井下大容量蓄电池供电一直没有特别好的解决方案。近年来基于5g和物联网等新技术的各类井下机器人、智能危险混合物监测监控系统、纯电动辅助运输设备等装备逐步涌现，这些设备对电池容量的需求也越来越大，然而目前没有与之相配套的高安全可靠性防爆电池，这一现状成为制约井下机器人装备研发应用的技术瓶颈。


技术实现要素：

3.本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本申请的目的在于提出一种防爆电池，可以在有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级的同时降低电池防爆保护的实现成本和重量。
5.为达到上述目的，本申请提出的防爆电池，包括：防爆箱体和分别与所述防爆箱体相连的第一箱体和第二箱体；设置在所述第一防体之中的第一电池模组，其中，所述第一电池模组包括第一区域和第二区域，所述第二区域包括所述第一电池模组中所有的泄压阀；覆盖所述第一电池模组的第一浇封体，所述第一浇封体包括覆盖所述第一电池模组的所述第一区域的第一浇封层和至少覆盖所述第一电池模组的所述第二区域的第二浇封层；设置在所述第二箱体之中的第二电池模组，其中，所述第二电池模组包括第三区域和第四区域，所述第四区域包括所述第二电池模组中所有的泄压阀；覆盖所述第二电池模组的第二浇封体，所述第二浇封体包括覆盖所述第二电池模组的所述第三区域的第三浇封层和至少覆盖所述第二电池模组的所述第四区域的第四浇封层；设置在所述防爆箱体之中的电源控制模组；设置在所述第一箱体和所述防爆箱体之间的第一引线装置；设置在所述第二箱体和所述防爆箱体之间的第二引线装置。
6.本申请提出的防爆电池，通过针对防爆电池配置防爆箱体和分别与防爆箱体相连的第一箱体和第二箱体，设置在第一箱体之中的第一电池模组，覆盖第一电池模组的第一浇封体，第一浇封体包括覆盖第一电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖第一电池模组的第二区域的第二浇封层，设置在第二箱体之中的第二电池模组，覆盖第二电池模组的第二浇封体，第二浇封体包括覆盖第二电池模组的第三区域的第三浇封层和至少覆盖第二电池模组的第四区域的第四浇封层，采用覆盖第一电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖第一电池模组的第二区域的第二浇封层，以及采用覆盖第二电池模组的第三区域的第三浇封层和至少覆盖第二电池模组的第四区域的第四浇封层，实现第一电池模组和第二电池模组的浇封保护，采用防爆箱体对电源控制模组实现隔爆保护，能够有效降低电池
防爆机制的实现成本和重量，以及确保在爆炸性环境出现时除经浇封处理的第一电池模组和第二电池模组外，其他暴露导体均不带电，从而实现及时地阻断点火源与爆炸性气体的接触，有效提升防爆机制实现的经济性和防爆控制效果。另外，防爆电池中的电池分成两个模组放置在不同的防爆箱体内，可以大大提高防爆电池的安全系数。
7.本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
8.本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
9.图1是本申请一实施例提出的防爆电池的结构示意图；
10.图2是本申请另一实施例提出的电池模组的结构示意图；
11.图3是本申请另一实施例提出的电源控制模组的结构示意图；以及
12.图4是本申请另一实施例提出的防爆电池的结构示意图。
具体实施方式
13.下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
14.图1是本申请一实施例提出的防爆电池的结构示意图。
15.参见图1，该防爆电池10包括：第一箱体11、第二箱体18和防爆箱体12，其中，防爆箱体12和分别与第一箱体11和第二箱体18相连；设置在第一箱体11之中的第一电池模组 13，其中，第一电池模组13包括第一区域和第二区域，第二区域包括第一电池模组13中所有的泄压阀132；覆盖第一电池模组13的第一浇封体(图1中未示出)，第一浇封体包括覆盖第一电池模组13的第一区域的第一浇封层133和至少覆盖第一电池模组13的第二区域的第二浇封层134；设置在第二箱体18之中的第二电池模组181，其中，第二电池模组181包括第三区域和第四区域，第四区域包括第二电池模组181中所有的泄压阀1812；覆盖第二电池模组181的第二浇封体(图1中未示出)，第二浇封体包括覆盖第二电池模组181的第三区域的第三浇封层1813和至少覆盖第二电池模组181的第四区域的第四浇封层1814；设置在防爆箱体12之中的电源控制模组14；设置在第一箱体11和防爆箱体12之间的第一引线装置15；设置在第二箱体18和防爆箱体12之间的第二引线装置19。
16.进一步地，如图1所示，第一浇封层133具有第一开口，第一开口对应第一电池模组13 的泄压阀132，以使第一电池模组13的泄压阀132可以经第一开口排气，其中，第二浇封层 134的抗冲击强度小于第一电池模组13的泄压阀132打开时的冲击强度，以使第一电池模组 13的泄压阀132打开时冲破第二浇封层134；第三浇封层1813具有第二开口，第二开口对应第二电池模组181的泄压阀1812，以使第二电池模组181的泄压阀1812可以经第二开口排气，其中，第四浇封层1814的抗冲击强度小于第二电池模组181的泄压阀1812打开时的冲
击强度，以使第二电池模组181的泄压阀1812打开时冲破第四浇封层1814。其中，第一区域包括第一电池模组13中所有的电极131，第三区域包括第二电池模组181中所有的电极 1811。
17.本申请实施例中，以防爆电池10为锂电池进行示例，或者也可以为其他任意可能可充电电池，对此不作限制。
18.本申请实施例中的第一电池模组13和第二电池模组181分别配置在第一箱体11和第二箱体18内，而配置分别与第一箱体11和第二箱体18相连的防爆箱体12，并在该防爆箱体12内配置电源控制模组14，以使在爆炸性环境出现时电源控制模组14能够控制所有开关控制单元断开，确保除经浇封处理的第一电池模组13和第二电池模组181外，其他暴露导体均不带电，从而实现从源头上阻断了点火源与爆炸性气体的接触。而仅将配置电源控制模组14的箱体设置为防爆箱体12，将分别配置第一电池模组13和第二电池模组181的第一箱体11和第二箱体18配置为通常的箱体，能够有效降低电池防爆机制的实现成本和重量，不仅仅实现了电源控制模组14和第一电池模组13及第二电池模组181的隔离配置，还有效提升防爆机制的实现的经济性和防爆控制效果之间的平衡性。
19.上述的防爆箱体12可以是分别焊接在第一箱体11和第二箱体18之上，或者，防爆箱体12也可以是分别焊接在第一箱体11和第二箱体18的侧面，对此不作限制。
20.上述的第一电池模组13和第二电池模组181，包括电池包和与电池包配套的电池包管理和保护单元，其中电池包可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成。
21.在本实用新型的实施例中，第一电池模组13和第二电池模组181可为一种电池模组。
22.参见图2，图2是本实用新型另一实施例提出的电池模组的结构示意图，第一电池模组和第二电池模组包括：由单体锂电池以串联或并联方式连接构成的电池包201和与电池包配套的电池包管理和保护单元202，参见图3，图3是本实用新型另一实施例提出的电源控制模组的结构示意图，电源控制模组可以例如包括电气电路开关单元301和通信电路开关单元 302。
23.上述电源控制模组中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302均由一定数量的继电器、一定数量的保险丝和手动机械开关构成。
24.当检测到在所处环境中爆炸性危险混合物浓度超标时，可以由电源控制模组14控制所有的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302均断开，进而控制电池包管理和保护单元202断开与电源控制模组的电连接，从而确保除经浇封保护的第一电池模组和第二电池模组外，防爆电池中的暴露导体均不带电。
25.在本申请的一些实施例中，第二浇封层134还覆盖第一区域，且第二浇封层134的抗冲击强度小于第一浇封层133的抗冲击强度；第四浇封层1814还覆盖第三区域，且第四浇封层1814的抗冲击强度小于第三浇封层1813的抗冲击强度。
26.在本申请的一些实施例中，参见图4，第一浇封体(图4中未示出)还可包括覆盖第二浇封层134的第五浇封层135，其中，第五浇封层135在泄压阀132位置处具有第二开口，第二开口对应泄压阀132，以使泄压阀132可以经第二开口排气，第五浇封层135的抗冲击强度大于第一浇封层133的抗冲击强度，也即是说，第五浇封层135为覆盖在第二浇封层134 外的一层浇封层，起到对第二浇封层134和第一浇封层133的保护作用。第二浇封体(图4 中未
示出)还可包括覆盖第四浇封层1814的第六浇封层1815，其中，第六浇封层在第二电池模组的泄压阀位置处具有第四开口，第四开口对应第二电池模组的泄压阀，以使第二电池模组的泄压阀可以经第四开口排气，第六浇封层的抗冲击强度大于第三浇封层的抗冲击强度，也即是说，第六浇封层1815为覆盖在第四浇封层1814外的一层浇封层，起到对第四浇封层1814和第三浇封层1813的保护作用。
27.在本申请的一些实施例中，第一浇封层133、第二浇封层134、第五浇封层135、第三浇封层1813、第四浇封层1814和第六浇封层1815可为硅胶或环氧树脂，能够简化浇封层的制造工艺，并且能够保证较好的浇封保护效果，具有较好的实用性和适用性，或者也可以为其他任意可能的浇封材料，对此不作限制。
28.在本申请的一些实施例中，第一浇封层133、第二浇封层134和第五浇封层135填充满在第一电池模组13与第一箱体11的侧壁和底部之间的空间，以使其与第一箱体11的箱体本体紧密贴合和固定第一电池模组13。同理，第三浇封层1813、第四浇封层1814和第六浇封层1815填充满在第二电池模组181与第二箱体18的侧壁和底部之间的空间，以使其与第二箱体18的箱体本体紧密贴合和固定第二电池模组181。
29.可以理解的是，通常锂电池的主要潜在点火源为带电部件(例如，本申请中第一电池模组13的电极131和第二电池模组181的电极1811)，也即第一电池模组13和和第二电池模组181中单体锂电池的正负极端子，因此，本申请实施例中，通过在第一电池模组13的第一区域覆盖设置第一浇封层133，由该第一浇封层133实现对单体电池对应正负极端子部分进行有效保护，并设置至少覆盖第一电池模组13的第二区域的第二浇封层134，由该第二浇封层134实现对第一浇封层133的保护的同时，也对泄压阀132部分进行了保护作用，实现了有效的浇封保护，同理，通过在第二电池模组181的第三区域覆盖设置第三浇封层1813，由该第三浇封层1813实现对单体电池对应电极1811部分进行有效保护，并设置至少覆盖第二电池模组181的第四区域的第四浇封层1814，由该第四浇封层1814实现对第三层浇封材料的保护的同时，也对泄压阀1812部分进行了保护作用。由此，实现了有效的浇封保护。
30.例如，第一电池模组13在外壳壳体内的第一箱体11中安装完成后，用浇封化合物对第一电池模组13和第一支撑件20进行浇封处理，浇封化合物的底部和侧面与第一箱体11的箱体紧密结合，浇封化合物上表面与防爆盖102之间存在一定的自由空间。
31.第二电池模组181在外壳壳体内的第二箱体18中安装完成后，用浇封化合物对第二电池模组181和第二支撑件182进行浇封处理，浇封化合物的底部和侧面与第二箱体18的箱体紧密结合，浇封化合物上表面与防爆盖102之间存在一定的自由空间。
32.本申请实施例中，配置第二浇封层134的抗冲击强度小于第一电池模组13的泄压阀132 打开时的冲击强度，以使第一电池模组13的泄压阀132打开时冲破第二浇封层134，从而使得电池在极端情况下内部化学反应产生的气体经由泄压阀132排至箱体后，能够经防爆盖上设置的第一泄压装置17排出至外部环境中，从而避免了气体在第一箱体11内部积聚。同理，配置第四浇封层1814的抗冲击强度小于第二电池模组181的泄压阀1812打开时的冲击强度，以使第二电池模组181的泄压阀1812打开时冲破第四浇封层1814，从而使得电池在极端情况下内部化学反应产生的气体经由泄压阀1812排至箱体后，能够经防爆盖上设置的第二泄压装置185排出至外部环境中，从而避免了气体在第二箱体18内部积聚。
33.本申请实施例中，第一浇封层133能够有效保护第一电池模组13的正负极端子，第
三浇封层1813能够有效保护第二电池模组181的正负极端子，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了燃烧和爆炸等事故的发生概率，提升了防爆电池10的安全保护性能。
34.上述第五浇封层135的抗冲击强度被配置为大于第一浇封层133的抗冲击强度，从而使得第五浇封层135可以形成最外部的保护，以及对第二浇封层134形成了进一步的防护。也即是说，第五浇封层135可以进一步增强第一浇封层133和第二浇封层134的保护功能，由于有第五浇封层135的保护和加固作用，第二浇封层134的破坏程度能得到有效限制，即破坏部分能被最大程度上限制在泄压阀132处，很大程度上降低了对第一浇封层133的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。
35.同理，上述第六浇封层1815的抗冲击强度被配置为大于第三浇封层1813的抗冲击强度，从而使得第六浇封层1815可以形成最外部的保护，以及对第四浇封层1814形成了进一步的防护。也即是说，第六浇封层1815可以进一步增强第三浇封层1813和第四浇封层1814 的保护功能，由于有第六浇封层1815的保护和加固作用，第四浇封层1814的破坏程度能得到有效限制，即破坏部分能被最大程度上限制在泄压阀1812处，很大程度上降低了对第三浇封层1813的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。
36.在本实用新型的实施例中，防爆电池10中的电池分成两个电池模组，即，第一电池模组13和第二电池模组181，并将第一电池模组13和第二电池模组181分别放置在第一箱体 11和第二箱体18，可以大大提高防爆电池的安全系数，并且电池模组经过浇封后，一旦出了问题就必须更换整个模组，因此，将电池分成两个模组放置在不同的箱体内进行浇封，有效分开了单个模组的电池数量，可以有效降低损耗成本。应说明的是，浇封在一起的单体电池数量越少，浇封模组容量越低，安全系数相对更高，由此，通过将防爆电池中的电池分成两个模组放置在不同的箱体内进行浇封，可以大大提高防爆电池的安全系数。
37.在本申请的一些实施例中，参见图4，第一箱体和第二箱体包括箱体本体101，设置在箱体本体101之上的箱盖102，其中，箱盖102通过螺栓103与箱体本体101相连，且第一箱体11内覆盖第一电池模组13和第二箱体18内覆盖第二电池181模组的浇封层的上表面，分别和箱盖102之间具有自由空间。
38.其中，覆盖第一电池模组13和覆盖第二电池181模组的浇封层的上表面分别和箱盖102 之间具有自由空间，给予气体压力的聚集一定的缓冲空间，同时还能够辅助配置一些其他的部件(例如压力传感器)，以辅助丰富防爆电池10的防爆功能。
39.在本申请的一些实施例中，参见图4，防爆箱体包括防爆箱体本体104，设置在防爆箱体本体104之上的防爆箱盖105，其中，防爆箱盖102通过螺栓103与防爆箱体本体104相连。
40.上述的第一箱体11可以被视为一个浇封腔，上述的第二箱体18也可以被视为一个浇封腔，而上述的与分别与第一箱体11和第二箱体18相连接的防爆箱体12可以被视为一个接线腔，参见图4，第一箱体11和防爆箱体12之间通过第一引线装置15使得第一电池模组 13和电源控制模组14电连接，以及第二箱体18和防爆箱体12之间通过第二引线装置19 使得第二电池模组181和电源控制模组14电连接，在所处环境中爆炸性危险混合物浓度超标时，由电源控制模组14控制所有开关控制单元断开。
41.上述的防爆箱体12上还设有第三引线装置(图中未示出)，第三引线装置用于连接
防爆电池10与外部电路。
42.在本申请的一些实施例中，上述的第一引线装置15、第二引线装置19和第三引线装置可由一定数量的格兰头构成。
43.在一些实施例中，一并参见上述图2和图4，第一电池模组13分别经第一引线装置15 与电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302进行电气连接；第二电池模组181分别经第二引线装置19与电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302进行电气连接；电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302分别经第三引线装置与第一箱体11、第二箱体18和防爆箱体12外部电气电路和通信电路进行电气连接。
44.上述的第一引线装置15、第二引线装置18和第三引线装置，主要作用是电缆的紧固与密封，紧固是指通过格兰锁紧电缆，使电缆不产生轴向位移与径向的旋转，这样保证电缆的连接正常，密封是指常说的ip防护，即防尘防水，第一引线装置15、第二引线装置18和第三引线装置还可以应用带屏蔽的电缆防水接头，并且适用带有屏蔽层的电缆，适用于铠装电缆的铠装电缆防水接头，适用于矿井等危险区域的防爆电缆防水接头等。
45.在本申请的一些实施例中，参见图4，该防爆电池10还包括：
46.设置在第一箱体11之中的压力传感器16；设置在第一箱体11的防爆盖102之上的第一泄压装置17，用于在第一箱体11之中的压力增大时，将第一箱体11之中的压力泄放至外界；设置在第二箱体18之中的第二压力传感器184；设置在第二箱体18的防爆盖102之上的第二泄压装置185，用于在第二防爆箱18体之中的压力增大时，将第二箱体18之中的压力泄放至外界。
47.上述的第一泄压装置17和第二泄压装置185可以例如为阻火器、单向阀或阻火器与单向阀的组合结构，对此不作限制。
48.其中，第一压力传感器16第二压力传感器184和是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。
49.在本申请的一些实施例中，参见图4，该防爆电池10还包括：
50.设置在第一箱体11之中的第一支撑件20，第一支撑件20用于支撑并固定第一电池模组13；设置在第二箱体18之中的第二支撑件182，第二支撑件182用于支撑并固定第二电池模组181；设置在防爆箱体12之中的第三支撑件21，第三支撑件21用于支撑并固定电源控制模组14，也即是说，第一电池模组13可以经由第一支撑件20固定安装在第一箱体11 中，第二电池模组181可以经由第二支撑件182固定安装在第二箱体18中，而电源控制模组14可以经由第三支撑件21固定安装在防爆箱体12之中，从而有效保障了第一电池模组 13、第二电池模组181和电源控制模组14安装的稳固性能。同时能够便于第一电池模组13、第二电池模组181和电源控制模组14的散热，有效避免第一电池模组13第二电池模组181 和电源控制模组14的温度过高导致的风险，从控温的角度有效提升了防爆电池10整体的安全性能。
51.本实施例中，通过针对防爆电池配置防爆箱体和分别与防爆箱体相连的第一箱体和第二箱体，设置在第一箱体之中的第一电池模组，覆盖第一电池模组的第一浇封体，第一浇封体包括覆盖第一电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖第一电池模组的第二区域的第二浇封层，设置在第二箱体之中的第二电池模组，覆盖第二电池模组的第二浇封体，第二浇封体包括覆盖第二电池模组的第三区域的第三浇封层和至少覆盖第二电池模组
的第四区域的第四浇封层，采用覆盖第一电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖第一电池模组的第二区域的第二浇封层，以及采用覆盖第二电池模组的第三区域的第三浇封层和至少覆盖第二电池模组的第四区域的第四浇封层，实现第一电池模组和第二电池模组的浇封保护，采用防爆箱体对电源控制模组实现隔爆保护，能够有效降低电池防爆机制的实现成本和重量，以及确保在爆炸性环境出现时除经浇封处理的第一电池模组和第二电池模组外，其他暴露导体均不带电，从而实现及时地阻断点火源与爆炸性气体的接触，有效提升防爆机制实现的经济性和防爆控制效果。另外，防爆电池中的电池分成两个模组放置在不同的防爆箱体内，可以大大提高防爆电池的安全系数，并且电池模组经过浇封后，一旦出了问题就必须更换整个模组，因此，将电池分成两个模组放置在不同的箱体内进行浇封，有效分开了单个模组的电池数量，可以有效降低损耗成本。
52.需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
53.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。