具有自主灭火功能的储能电池包的制作方法

1.本发明涉及一种电池包技术领域，特别涉及一种具有自主灭火功能的储能电池包。


背景技术：

2.随着电储能技术的发展，以及应对新能源市场的需求，储能系统对消防的要求日益增强。储能电池包作为储能系统的基本单元，当储能电池包的内部发生局部电池热失控时，就会波及整个储能电池包造成报废，更严重的甚至是引发电池火并蔓延到其他储能电池包，从而造成更大的损失。
3.因此，目前的电池包通常会增加自主灭火配置，先检测火情，然后软件逻辑判断，再控制喷淋装置中喷射阻燃物对电池包灭火，使火灾灭除。但是，这种主动灭火方式需设置信号采集与处理系统，同时需要设置控制回路，整个装置系统较复杂；并且灭火装置是要等到温度、压力达到阈值或者产生烟雾时才能触发，此时明火往往存在一段时间，在这一段时间内极有可能发生瞬间爆炸等风险，危害人员安全。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种具有自主灭火功能的储能电池包，以解决现有技术中灭火存在延迟的技术问题。
5.一种具有自主灭火功能的储能电池包，该电池包包括底座、电池单元、灭火罩、膜片以及沙子；电池单元设置在底座上，灭火罩覆盖在电池单元上，且灭火罩与底座固定连接；膜片置于灭火罩内，且位于电池单元上方，膜片与所述灭火罩连接构成容纳沙子的密封空间，沙子装设在密封空间内；电池单元上设置有泄压孔，电池单元的泄压孔靠近膜片；在电池单元发生故障时，电池单元内部高温流体通过泄压孔高速喷出，使得膜片破裂，释放沙子，以利用沙子来阻碍电池单元燃烧；其中，所述容置腔的顶部还设置有助混装置，所述助混装置包括推动板和弹性件，所述推动板通过弹性件连接在所述灭火罩的内顶部，推动板在弹性件的弹性恢复力的作用下适应高温流体的冲击力，并引导高温流体与沙子混合。
6.优选地，所述电池包还包括支撑件，支撑件与灭火罩围成用于放置沙子的沙子容置腔；支撑件设置有连通该容置腔的释放孔，膜片覆于该释放孔，并将容置腔密封。
7.优选地，所述支撑件为带孔罩体，且所述支撑件的形状与所述灭火罩的形状相适配，所述灭火罩罩于所述支撑件，所述灭火罩内顶面以及四个内侧面与支撑件围合形成沙子容置腔。
8.优选地，多个释放孔呈阵列设置在支撑件的顶面以及四个内侧面。
9.优选地，所述释放孔为锥形孔，其横截面大小由外向内逐渐扩大。
10.优选地，所述电池单元由多个电芯排列形成，每个电芯的顶部均具有泄压孔，每个泄压孔均正对有一个或多个释放孔。
11.优选地，所述灭火罩的顶部设置有连通所述容置腔的第一排气口，推动板对应第
一排气口设置有第二排气口。
12.优选地，推动板在第二排气口处连接有引气管，该引气管穿过第一排气口伸出灭火罩外面。
13.上述电池包中，通过膜片将沙子密封在灭火罩的内表面，当电池单元发生热失控时，产生的高温流体通过泄压孔高速喷出，高温高压的情况会将其上方的膜片破裂、融化，此时灭火罩内部的沙子从膜片破裂处落下并将电池单元覆盖，同时推动板通过弹性件连接在所述灭火罩的内顶部，推动板在弹性件的弹性恢复力的作用下适应高温流体的冲击力，并引导高温流体与沙子混合，避免高温流体外溢与外界空气直接接触，如此使得高温流体处于缺氧环境，电池单元无法继续燃烧，起到阻燃灭火的作用。
附图说明
14.附图1是电池包的爆炸示意图。
15.附图2是电池包的立体示意图。
16.附图3是电池包的剖面示意图。
17.附图4是图3中a处的放大示意图。
18.附图5是一较佳实施方式的灭火罩的结构示意图。
19.附图6是另一较佳实施方式的灭火罩的结构示意图。
20.图中：底座10，放置槽11，电池单元20，泄压孔21，灭火罩30、30a、第一排气口31、31a，隔板32，膜片40，支撑件50，释放孔51，助混装置60，推动板61，弹性件62，第二排气口63，隔沙网64，引气管70，密封盖80，螺栓90。
具体实施方式
21.请参看如图1至图3，一种具有自主灭火功能的储能电池包，该电池包包括底座10、电池单元20、灭火罩30、膜片40以及沙子（图未示）；电池单元20设置在底座10上，灭火罩30覆盖在电池单元20上，且灭火罩30与底座10固定连接；膜片40置于灭火罩30内，且位于电池单元20上方，膜片40与所述灭火罩30连接构成容纳沙子的密封空间，沙子装设在密封空间内；电池单元20上设置有泄压孔21，电池单元20的泄压孔21靠近膜片40，在电池单元20发生故障，电池单元20内部高温流体通过泄压孔21高速喷出，使得膜片40破裂，释放沙子包埋电池单元20，沙子与高温流体混合，缺少氧气的情况下，电池单元20无法继续燃烧，进而起到了快速阻燃、灭火的作用，避免电池包明火燃烧。
22.其中，底座10上设置有用于安放电池单元20的放置槽11，灭火罩与底座10通过螺栓90拧紧连接构成容纳电池单元20的容腔。
23.进一步的，该电池包还包括支撑件50；支撑件50与灭火罩30围成用于放置沙子的容置腔；支撑件50设置有连通该容置腔的释放孔51，膜片40通过粘贴方式粘接在支撑件50的表面，并覆于该释放孔51，进而将容置腔密封。在本实施方式中，支撑件50的形状与灭火罩30的形状相适配，均为罩体；支撑架50与灭火罩30可以是通过连接件连接，也可以是两个部件通过焊接连接；灭火罩30罩于支撑件50上，灭火罩30的内顶面以及四个内侧面与支撑件50围合形成沙子容置腔；多个释放孔51呈阵列设置在支撑件50的顶面以及四个内侧面，顶面的释放孔51大小与内侧面的释放孔51大小、形状可以不一致；电池单元20由多个电芯
排列形成，每个电芯的顶部均具有泄压孔21，每个泄压孔21均正对有一个或多个释放孔51。
24.在电芯发生异常时，泄压孔21喷出的高温流体，包括气体和液体物质，使得正对着的释放孔51上的膜片40优先破裂，进而使得沙子落至泄压孔21，以阻碍高温流体喷出，还利用沙子与高温流体中的液体混合，实现对高温流体中的液体的固定及阻碍高温流体发生燃烧。
25.为了保证沙子能够有效的流至泄压孔21及提高沙子的阻燃效果，本实施方式中还增加了两处设计：一是释放孔51为锥形孔，其横截面形状可以为方形、圆形、三角形或其它几何形状中的一种，并且其横截面大小由外向内逐渐扩大，小径端开口形成喷射口，加快了沙子的流出。二是在容置腔的顶部还设置有助混装置60，该助混装置60利用自身的弹性来适应高温流体的冲击力，并引导高温流体与沙子混合及推动沙子从释放孔51流出。
26.结合图4所示，助混装置60包括推动板61和弹性件62，弹性件62优选为弹簧，弹簧的一端与灭火罩30的内顶部固定连接，弹簧的另一端与推动板61固定连接，如此，在电池发生故障膨胀且具有压力的高温流体从泄压孔21喷出时，弹性件62的弹性势能能够适应高温流体的压力，亦既，具有压力的高温流体喷出时，推动板61向上退让，高温流体的压力减弱，推动板61向下挤压，使得助混装置60下方的沙子与高温流体能够有效混合，进而实现对高温流体的阻燃。在其他实施方式中，弹性件62处于压缩状态，推动板61在弹性件62的推动下向下挤压，使得沙子可以集中从破裂的释放孔51流出，灭火定点更加准确。
27.为了方便将沙子加入进沙子容置腔内，灭火罩30的顶部设置有连通容置腔的第一排气口31，推动板61对应第一排气口31设置有第二排气口63；推动板61在第二排气口63处连接有引气管70，该引气管70管口穿过第一排气口31伸出灭火罩30外面；推动板61在第二排气口63设置有隔沙网64，引气管70的管口设置隔沙盖80，隔沙网64和隔沙盖80具有供气体排出的孔隙，且孔隙尺寸小于沙子的粒径，以防推动板61在下压过程中，沙子通过引气管70溢出。
28.在组装时，将设置有推动板61的灭火罩30倒放，将准备好的干沙装入灭火罩30，且沙子位于推动板61上，根据填沙量的多少及灭火罩30的尺寸可以确定弹性件62是否处于压缩状态或者正常状态，然后再将支撑件50安装在装入沙子的灭火罩30内，将支撑件50与灭火罩30相对固定，利用膜片40将支撑件50上的释放孔51封堵，最后将组装好的组件扣在安装了电池单元20的底座10上，并通过螺栓90固定。
29.根据电池单元20的布设，本发明提供了两种灭火罩的实施例，图5为上述电池包中的灭火罩30，其内部为带有一个开口的空腔。图6则为另一实施例的灭火罩30a，其内部通过隔板32将灭火罩30a分成两个带开口的空腔，两个空腔相互独立，灭火罩30a对应每个空腔均开设有第一排气口31a；每个空腔内设置有一组助混装置、膜片和支撑件。
30.除此之外，还可以根据选择，通过隔板将灭火罩分成多个空腔，多个空腔的设计使得灭火定点性更高；每个空腔内单独配有支撑件与膜片来将沙子封装；由于空腔数量增多，其容置腔内体积变小，可以根据选择是否增加助混装置。
31.进一步地，膜片40为塑料膜或者电池用纤维复合隔膜，在高温或者高压条件下可以破裂，并且不会因为电池异常而燃烧，膜片40的厚度及强度可以根据实际的应用环境确定。