[發明專利]一種鋰離子電池熱失控氣體處理裝置

在審

• 申請號: 202210982837.5
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115155438A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李昌豪;汪書蘋;張佳慶;程宜風;單志林;任曉迪;金凱強;章彬彬
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;中國科學技術大學;中國科學技術大學先進技術研究院
• 主分類號: B01F35/60
• 分類號: B01F35/60;B01F35/93;B01F23/10;H01M50/251;H01M50/30;H01M50/35;H01M50/367
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

本發明提供一種鋰離子電池熱失控氣體處理裝置，包括集氣模塊、氣體預處理模塊、氣體處理模塊；氣體預處理模塊包括預處理罐和稀釋氣體罐；集氣模塊、稀釋氣體罐均與預處理罐連通；預處理罐與氣體處理模塊連通；預處理罐初始狀態為負壓狀態；預處理罐與稀釋氣體罐、氣體處理模塊之間的連通管路串接有閥門、流量計；預處理罐上還設置有壓力計；熱失控氣體通過集氣模塊收集進入預處理罐，預處理罐內還設置有冷卻單元。本發明可以將預制艙里的熱失控氣體進行有序收集，并傳輸至預制艙外的安全位置進行稀釋、惰化、冷卻、分解、轉化等安全處理，最后排出預制艙。整個處理過程安全、穩定、高效，可以避免熱失控氣體在預制艙內聚集，降低氣體燃爆風險。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池安全技術領域，具體來說是一種鋰離子電池熱失控氣體處理裝置。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、體積小質量輕、綠色環保等特點，成為目前應用最為廣泛的電化學儲能技術。但是，鋰離子電池仍未達到本質安全，一旦電池處于短路、過熱、擠壓等濫用條件下，電池可能產生大量熱量，引發內部電解液和電極材料的鏈式反應，進而發生熱失控。并且，鋰離子電池在儲能預制艙里的工作環境相對密閉，數量巨大。當鋰離子電池發生熱失控時，會產生大量氣體，具有可燃性。氣體在密閉空間內積聚，與空氣混合形成可燃性氣體混合物，當其濃度達到爆炸極限時，極易發生可燃氣體爆燃或爆炸。此外，熱失控氣體還具有危害很高的毒性。在儲能預制艙中，可燃、有毒有害氣體濃度急劇增加，大大增加了人員操作和救援的危險性。目前，鋰離子電池發生火災時，儲能預制艙配備的消防滅火劑，只能撲滅明火，不具備快速、持續降溫的功能，無法有效阻斷電池熱失控反應，易出現復燃現象，并且缺少針對熱失控氣體的缺乏有效防范措施和處理措施，當明火被撲滅后，仍然具有復燃和爆炸的風險，危及運維人員及救援人員的生命安全。

因此，需要開發鋰離子電池熱失控氣體處理裝置，將電池發生熱失控時產生的可燃、有毒有害氣體進行安全有效的處理，降低氣體燃爆風險和毒性、污染，保障相關人員的安全。

如公布號為CN11285849A公開的一種檢測鋰離子電池熱失控產氣的裝置和方法，包括：氣體收集罐，用于收集鋰離子電池熱失控產生的氣體；量熱儀，所述量熱儀與所述氣體收集罐的第一入口連接；惰性氣體罐，所述惰性氣體罐與所述氣體收集罐的第二入口連接；氣相色譜儀，所述氣體收集罐的第一出口與所述氣相色譜儀連接；其中，在所述量熱儀與所述氣體收集罐之間設有第一密閉閥門；在所述惰性氣體罐與所述氣體收集罐之間設有第二密閉閥門；在所述氣體收集罐與所述氣相色譜儀之間設有第三密閉閥門。本發明通過將電池量熱儀和氣相色譜儀的聯合使用，能夠實時、快速、準確的測試出鋰離子電池熱失控后產生氣體的成分以及比例。該裝置不涉及到熱失控氣體爆炸的問題，只是檢測氣體。該方案中的惰性氣體并不是為了稀釋熱失控氣體，而是1)作為氣相色譜儀的吹掃氣，避免空氣對熱失控氣體成分分析的影響；2)作為熱失控氣體的載氣，在熱失控氣體很少的時候也能幫助熱失控氣體進入氣相色譜儀。此外，可能因為考慮到氣體成分分析的關系，惰性氣體只能選擇氬氣這種稀有氣體。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何夠安全、穩定、高效地處理鋰離子電池熱失控氣體，避免熱失控氣體在儲能系統或預制艙內聚集，降低氣體燃爆風險和毒性、污染。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一種鋰離子電池熱失控氣體處理裝置，包括集氣模塊、氣體預處理模塊、氣體處理模塊；所述氣體預處理模塊包括預處理罐和稀釋氣體罐；所述集氣模塊、稀釋氣體罐均與預處理罐連通；所述預處理罐與氣體處理模塊連通；所述預處理罐初始狀態為負壓狀態；所述預處理罐與稀釋氣體罐、氣體處理模塊之間的連通管路上串接有閥門、流量計；所述預處理罐上還設置有壓力計；

所述熱失控氣體通過集氣模塊收集進入預處理罐，稀釋氣體從稀釋氣體罐進入預處理罐與熱失控氣體混合使其惰化；所述預處理罐內的惰化的氣體抽至所述氣體模塊后恢復初始負壓狀態；所述預處理罐內還設置有冷卻單元。