电池热失控阻止系统、动力电池系统和工程机械的制作方法

本技术涉及电池安全，尤其涉及一种电池热失控阻止系统和包括该电池热失控阻止系统的动力电池系统。

背景技术：

1、为了应对气候变化和能源短缺等问题，新能源技术持续发展，各种电池产品日益广泛地应用于诸如交通运输和储能等各行各业中，例如工程机械(作业机械)领域也在逐渐进行电动化转型，不断推出了以动力电池为动力源的工程机械产品。

2、随着电池容量的提高和能量密度的增大，电池安全性问题受到越来越多的重视。其中，电池热失控是电池安全性的主要研究对象，其是指电池由于内部或外部短路、过度充放电、机械碰撞等原因导致短时间内在电池内部发生持续放热的连锁反应，使得电池温度急剧上升，进而引发电池起火燃烧或甚至爆炸的过程。电池的热失控迅速而难以控制，例如，三元锂电池(ncm/nca)可能在数10秒就发生爆炸，而磷酸(锰)铁锂电池(lfp/lmfp)也会在数分钟内造成燃烧。因此，需要有效的手段来防止电池热失控事故的发生，以确保安装了电池的使用设施(如车辆或工程机械等)的安全性。

3、现有的阻止电池热失控的方式包括在发现或预见到电池热失控发生时采取断电的措施，但发现这种方式并非总能起效。此外，在断电后电池的冷却系统也会停止工作，这往往却导致电池的热失控加速。还有一种防止热失控的方法是在电池的电解液中添加双马来酰亚胺(bmi)，这种添加剂在一定温度下会与电解液成分发生交联反应而降低导电率，从而在电池发生热失控前后升温时能减少电池中的电流及由此产生的热量，进而抑制热失控。然而，对于电池正常工作时的温度升高(未达到引起热失控的程度)，bmi也可能产生作用而降低电解液的导电性，这又不利于发挥电池的性能。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述至少一个问题和/或其他缺陷。

2、为实现上述目的，本实用新型的一个方面提供了一种电池热失控阻止系统，所述电池热失控阻止系统包括与所述电池流体连通的处理装置和与所述电池和/或所述处理装置流体连通的泵送装置。所述处理装置配置成能够对所述电池中的电解液进行无害化处理；所述泵送装置配置成在所述电池内出现超温和/或超压的情况下从所述电池中将至少一部分电解液泵送到所述处理装置中进行无害化处理。

3、根据本实用新型的一实施方式，所述处理装置包括装填有化学物质的反应箱，所述化学物质能够通过与被送入所述反应箱中的电解液发生化学反应而使电解液无害化。

4、根据本实用新型的一实施方式，所述反应箱中还装填有热失控阻抑介质，所述泵送装置、所述电池和所述反应箱彼此串联而形成循环回路以使得所述泵送装置既从所述电池向所述反应箱泵送电解液、又从所述反应箱向所述电池泵送热失控阻抑介质。

5、根据本实用新型的一实施方式，所述泵送装置在所述循环回路中在所述反应箱的下游布置在所述反应箱和所述电池之间。

6、根据本实用新型的一实施方式，所述反应箱中装填的所述化学物质为固态或液态，其与被送入所述反应箱的电解液发生化学反应而得到沉积在所述反应箱底部的固态产物；以及所述热失控阻抑介质为气态。

7、根据本实用新型的一实施方式，所述反应箱的底壁设置有将电解液导入所述反应箱内的入口，所述反应箱的侧壁设置有将热失控阻抑介质导出所述反应箱的出口，所述出口设置在比所述入口高的位置处。

8、根据本实用新型的一实施方式，所述反应箱中在其底部上方设置有滤网以防止沉积在其底部的所述固态产物到达所述滤网上方，所述入口设置在比所述滤网高的位置处。

9、根据本实用新型的一实施方式，所述电池是包括多个电池单体或多个电池模组的动力电池包，所述电池热失控阻止系统包括用于供电解液从所述动力电池包送出的多个第一管路和用于供热失控阻抑介质送入所述动力电池包中的多个第二管路，每个第一管路与所述动力电池包的至少一个电池单体或电池模组可启闭地连通，每个第二管路与所述动力电池包的至少一个电池单体或电池模组可启闭地连通。

10、根据本实用新型的一实施方式，每个第一管路设置有能够响应于其对应的电池单体或电池模组出现超温和/或超压而打开以允许其对应的电池单体或电池模组中的电解液送出的第一单向阀，每个第二管路设置有能够响应于其对应的电池单体或电池模组出现超温和/或超压而打开以允许热失控阻抑介质送入其对应的电池单体或电池模组中的第二单向阀。

11、本实用新型的另一方面提供了一种动力电池系统，该动力电池系统包括动力电池包和如上所述的电池热失控阻止系统。

12、本实用新型的又一方面提供了一种工程机械，该工程机械包括根据如上所述的动力电池系统。

13、本实用新型至少具有以下一项或多项有益效果：根据本实用新型的电池热失控阻止系统能够在电池即将发生热失控或热失控发生的第一时间将电池内的电解液泵送出去并进行无害化处理，由此及时降低电池内化学反应进行的速度和程度，从而阻止或减缓热失控的发生。另外，在从电池中泵送出电解液的同时可以将热失控阻抑介质注入电池内，由此降低电池内部的温度和/或阻抑电池化学反应和/或熄灭火焰，从而在极短时间内解除电池因热失控导致的燃烧乃至爆炸的风险。进一步地，对于包括多个电池单体或多个电池模组的电池包而言，可以选择性地只针对出现超温和/或超压的一个或多个电池单体或电池模组进行电解液的送出和/或热失控阻抑介质的送入，由此提高热失控阻止的速度和成本效益。

技术特征：

1.一种电池热失控阻止系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

8.根据权利要求3至7中任一项所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的电池热失控阻止系统，其特征在于，

10.一种动力电池系统，其特征在于，包括动力电池包和根据权利要求8或9所述的电池热失控阻止系统。

11.一种工程机械，其特征在于，包括根据权利要求10所述的动力电池系统。

技术总结
本技术涉及一种电池热失控阻止系统及包括其的动力电池系统和工程机械。该电池热失控阻止系统包括与所述电池流体连通的处理装置和与所述电池和/或所述处理装置流体连通的泵送装置。所述处理装置配置成能够对所述电池中的电解液进行无害化处理；所述泵送装置配置成在所述电池内出现超温和/或超压的情况下从所述电池中将至少一部分电解液泵送到所述处理装置中进行无害化处理。本技术的电池热失控阻止系统能够在电池即将发生热失控或热失控发生的第一时间通过将电池内的电解液泵送出去并可选地将热失控阻抑介质注入电池内来实现在极短时间内阻抑电池热失控的风险。

技术研发人员：张国栋,邓朝辉,赵向阳
受保护的技术使用者：卡特彼勒公司
技术研发日：20231207
技术公布日：2024/10/21