化学储能包的安全阻隔热失控系统的制作方法

本发明属于化学储能，具体的为一种化学储能包的安全阻隔热失控系统。

背景技术：

1、锂电池热失控由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。锂电池热失控是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热后温度升高，又反过来让系统变得更热。导致锂电池热失控的原因很多，主要有以下几点。

2、1)过充触发锂电池热失控：电池本身有过冲保护，但是当这种过冲保护出现问题失灵的情况下，电池还在继续充电就会导致电池过冲触发热失控。随着电池的不断使用，电池的老化现象逐渐严重，且电池组的一致性越来越差，此时的电池如果过充极易出现热安全问题。所以任何时候都应该按使用说明进行安全充电。

3、2)过热触发锂电池热失控：锂电池正常使用中，当电池保持高速放电或遇到极限工况时，必须持续大电流放电，这时电池内部的温度开始慢慢升高，当电池热量大量积累时，若不及时限制其放电电流，极有可能造成锂电池热失控现象。

4、3)机械触发锂电池热失控：锂电池包遭遇撞击变形、电池包内部短路、以及其他对电池包造成损坏的行为都有可能引发电池的热失控。

5、除了以上几点原因外，电池过放电以及电池内部短路等也会导致电池热失控。特别的，在电池热失控燃爆阶段，电解液与正极反应产生的氧气剧烈反应，电池起火，导致火灾和爆炸等危害，给人们的生命财产安全带来巨大威胁。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种化学储能包的安全阻隔热失控系统，在发生热失控后，能够阻隔热失控以防止热失控蔓延至其他化学储能包，并能够防止热失控爆燃。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种化学储能包的安全阻隔热失控系统，所述化学储能包包括壳体；所述安全阻隔热失控系统包括：

4、注液泵；

5、储液装置，用于储存安全液；

6、注液管道，用于向所述壳体内注入安全液；

7、溢流管道，与设置在所述壳体上的溢流口相连；

8、导出管道，用于导出流体物质；

9、所述注液泵的进液口与所述储液装置之间相连，所述注液泵的出液口与所述注液管道相连；所述注液管道上设有注液阀；所述导出管道与所述溢流管道相连通。

10、进一步，所述溢流管道上设有气液分离器，所述气液分离器的底部连接有导液管道，所述气液分离器的顶部连接有第一导气管道ⅱ，所述第一导气管道ⅱ与所述导出管道相连；和/或，

11、所述溢流管道与所述储液装置相连，所述储液装置与所述导出管道之间设有第一导气管道ⅰ，所述第一导气管道ⅰ的进气口位于所述储液装置的顶部。

12、进一步，所述导液管道与所述储液装置相连。

13、进一步，所述导出管道上设有用于导出流体物质的导出动力装置。

14、进一步，所述壳体内设有化学储能单体，所述溢流口位于所述化学储能单体的上方。

15、进一步，所述壳体的底部设有注液口，所述注液管道与所述注液口相连。

16、进一步，还包括与所述注液阀并联设置的注液备用阀。

17、进一步，还包括第一被动阀，所述第一被动阀设置在所述注液管道内，或所述第一被动阀设置在所述注液口内，所述第一被动阀在所述化学储能包内的压力达到设定的注液阈值后被动打开。

18、进一步，所述注液阀位于所述第一被动阀的上游侧，且所述注液阀采用可主动控制开闭或在所述第一被动阀打开后被压力冲开的第一单向电磁阀。

19、进一步，所述壳体上设有第二导气管道，所述第二导气管道与所述导出管道相连。

20、进一步，所述第二导气管道上设有第二导气阀。

21、进一步，还包括第二被动阀，所述第二被动阀设置在所述第二导气管道内，或所述第二被动阀设置在所述壳体上并位于所述第二导气管道的入口内；所述第二被动阀在所述化学储能包内的压力达到设定的导气阈值后被动打开。

22、进一步，所述第二导气管道上设有第二导气阀，所述第二导气阀位于所述第二被动阀的下游侧，且所述第二导气阀采用可主动控制开闭或在所述第二被动阀打开后被压力冲开的第二单向电磁阀。

23、进一步，所述壳体上设有防爆阀，所述防爆阀在所述化学储能包内的压力达到设定的防爆阈值后被动打开。

24、进一步，所述壳体上设有第三导气管道，所述防爆阀位于所述第三导气管道内，所述第三导气管道与所述导出管道相连。

25、进一步，所述化学储能包设为至少一个，每一个所述化学储能包的壳体与所述注液泵的出液口之间分别设有注液管道，每一个所述化学储能包的壳体上分别设有所述溢流管道。

26、进一步，还包括用于向所述储液装置内补充安全液的补液系统。

27、进一步，所述储液装置内设有用于调节安全液温度的温度调节装置。

28、进一步，所述壳体内设有至少一个化学储能单体；还包括单体安全阻隔热失控系统，所述单体安全阻隔热失控系统包括设置在所述化学储能单体与所述注液泵的出液口之间的单体注液管道和设置在所述化学储能单体外壳上的单体导出管道，所述单体注液管道用于向所述化学储能单体内注入安全液，所述单体注液管道上设有单体注液阀；所述单体导出管道与所述导出管道相连并用于导出所述化学储能单体内的流体物质，或，所述单体导出管道上连接有单体导出动力装置以导出所述化学储能单体内的流体物质。

29、进一步，所述单体导出管道上设有单体导出阀。

30、进一步，还包括第一单体被动阀，所述第一单体被动阀设置在所述单体导出管道内，或所述第一单体被动阀设置在所述化学储能单体的外壳上并位于所述单体导出管道的入口内；第一单体被动阀在所述化学储能单体内的压力达到设定的单体导出阈值后被动打开。

31、进一步，所述单体导出管道上设有单体导出阀，所述单体导出阀位于所述第一单体被动阀的下游侧，且所述单体导出阀采用可主动控制开闭或在所述第一单体被动阀打开后被压力冲开的第一单体单向电磁阀。

32、进一步，还包括第二单体被动阀，所述第二单体被动阀设置在所述单体注液管道内，或所述第二单体被动阀设置在所述化学储能单体的外壳上并位于所述单体注液管道的出口内；所述第二单体被动阀在所述化学储能单体内的压力达到设定的单体注液阈值后被动打开。

33、进一步，所述第二单体被动阀位于所述单体注液阀的下游侧，所述单体注液阀采用可主动控制开闭或在所述第二被动阀打开后被压力冲开的第二单体单向电磁阀。

34、进一步，所述化学储能单体的外壳上还设有在所述化学储能单体内的压力达到设定的单体防爆阈值后被动打开的单体防爆阀。

35、进一步，所述化学储能单体设为至少一个，所述注液泵的出液口与每一个所述化学储能单体之间分别设有所述单体注液管道，每一个所述化学储能单体上分别设有所述单体导出管道。

36、进一步，所述壳体内设有温控单元，所述温控单元内设有用于温控介质流通的温控流道；还包括安全温控系统。

37、进一步，所述安全温控系统包括进液管、回液管和安全温控管路系统。

38、进一步，包括总进液管、总回液管、总循环泵和水冷机组，所述总进液管与所述进液管相连，所述总回液管与所述回液管相连；所述总循环泵的出液口与所述总进液管相连，所述总回液管与所述水冷机组的进液口相连，所述水冷机组的出液口与所述总循环泵的进液口相连。

39、进一步，所述安全温控管路系统包括进液管ⅰ、回液管ⅰ、温控管路系统和均温管路系统；

40、所述温控管路系统包括增压泵ⅰ，所述增压泵ⅰ的进液口与所述进液管ⅰ之间设有第一进液管ⅰ，所述增压泵ⅰ的出液口上设有温控进液管ⅰ，所述回液管ⅰ上设有温控回液管ⅰ；所述均温管路系统包括循环泵和循环水箱ⅰ，所述循环泵的出液口上设有均温进液管ⅰ，所述循环水箱ⅰ的出液口与所述循环泵的进液口之间通过第二进液管ⅰ相连，所述循环水箱ⅰ的进液口上设有均温回液管ⅰ；当所述温控单元同时与所述温控管路系统和均温管路系统相连时，所述温控进液管ⅰ和均温进液管ⅰ均与所述温控元件的进液口相连，所述温控进液管ⅰ和均温进液管ⅰ之间设有进液切换阀门组件ⅰ；所述温控回液管ⅰ和均温回液管ⅰ均与所述温控元件的出液口相连，所述温控回液管ⅰ和均温回液管ⅰ之间设有回液切换阀门组件ⅰ；当所述温控单元与所述温控管路系统或均温管路系统相连时，所述温控单元的进液口与所述温控进液管ⅰ或均温进液管ⅰ相连，所述温控单元的出液口与所述温控回液管ⅰ或均温回液管ⅰ相连。

41、进一步，所述安全温控管路系统包括进液管ⅱ、回液管ⅱ、增压泵ⅱ和循环水箱ⅱ，所述增压泵ⅱ的进液口与所述进液管ⅱ之间设有第一进液管ⅱ，所述增压泵ⅱ的出液口与所述温控单元之间设有温控进液管ⅱ，所述温控单元与所述回液管ⅱ之间设有第一出液管；所述温控单元与所述循环水箱ⅱ之间设有第二出液管，且所述增压泵ⅱ的进液口与所述循环水箱ⅱ之间设有第二进液管ⅱ；所述第一进液管ⅱ与第二进液管ⅱ之间设有进液切换阀门组件ⅱ，所述第一出液管和第二出液管之间设有出液切换阀门组件ⅱ。

42、本发明的有益效果在于：

43、本发明的化学储能包的安全阻隔热失控系统，当发生热失控时，注液泵将储液装置内的安全液注入到壳体内，在注入安全液的过程中，壳体内的气体等物质经过溢流管道排出，以防止壳体内的压力过大导致安全液无法注入的问题；当安全液液面高度达到溢流口高度后，安全液以及气体等物质通过溢流管道排出壳体外，而后经导出管道排出；如此，通过安全液浸没的方式能够有效阻隔热失控，防止热失控蔓延至其他化学储能包，并能够防止热失控爆燃。

44、本发明的其他技术效果如下：

45、1)通过设置气液分离器，并将导出管道与溢流管道之间通过气液分离器相连，可实现气液分流，使气体通过导出管道排出；液体物质回流至储液装置内，以实现循环利用；同理，还可以利用储能装置实现气液分离，此时直接将导出管道与储液装置相连，即此时导出管道与溢流管道之间通过储液装置相连通，液体物质留在储液装置内实现循环利用，气体物质通过导出管道排出；

46、2)通过设置第二导气管道，当溢流管道无法及时排出气体时，可利用第二导气管道将气体通过导出管道排出；通过设置第二被动阀，当壳体内的压力达到设定阈值后，第二被动阀打开，并将设置在第二导气管道上的第二导气阀冲开，从而可将壳体的气体及时排出，如此，在第二导气阀开启失效的情况下可实现被动防护，避免壳体内的气压过大导致安全液无法注入以及壳体因无法承受过大气压而爆炸的问题；

47、3)通过设置单体安全阻隔热失控系统，当化学储能单体即将或者已经发生热失控后，可利用单体注液管道将安全液注入到化学储能单体内，并将化学储能单体内的流体物质经由单体导出管道排出，从而在化学储能单体即将或已经发生热失控时起到控制和阻隔作用，避免热失控蔓延至其他化学储能单体；

48、另外，单体安全阻隔热失控系统与化学储能包的安全阻隔热失控系统之间可组成两级安全阻隔热失控系统，即当预判到化学储能单体即将发生热失控或检测到化学储能单体已经发生热失控时，启动第一级的单体安全阻隔热失控系统，通过单体注液管道将安全液注入到化学储能单体内，同时将化学储能单体内的流体物质排出，以控制热失控反应；当化学储能单体的防爆阀打开，则表明化学储能单体内的热失控并未得到有效控制，此时再通过注液管道将安全液注入到壳体内以浸没化学储能单体，即启动第二级化学储能包的安全阻隔热失控系统；

49、4)通过设置第一单体被动阀，当单体导出阀开启失败或电池管理系统出现误差导致热失控已经发生时，此时化学储能单体内因热失控反应产生的气体导致气压上升，当其他达到设定阈值后，第一单体被动阀打开，并将单体导出阀冲开，以此将化学储能单体内的流体物质排出，即可实现被动防护，避免因化学储能单体的外壳因过大的气压而爆炸；

50、5)通过设置第二单体被动阀，当单体注液阀开启失败或电池管理系统出现误差导致热失控已经发生时，此时化学储能单体内因热失控反应产生的气体导致气压上升，当其他达到设定阈值后，第二单体被动阀打开，并将单体注液阀冲开，从而可以被动地将安全液注入到化学储能单体内；

51、6)通过设置安全温控系统，当即将发生或已经发生热失控时，可利用安全温控系统对发生热失控的化学储能单体或化学储能包进行降温，以减缓热失控蔓延速度，为安全阻隔热失控系统阻隔热失控争取更多的时间。