本技術涉及電池安全,尤其涉及一種電池熱失控阻止系統和包括該電池熱失控阻止系統的動力電池系統。
背景技術:
1、為了應對氣候變化和能源短缺等問題,新能源技術持續發展,各種電池產品日益廣泛地應用于諸如交通運輸和儲能等各行各業中,例如工程機械(作業機械)領域也在逐漸進行電動化轉型,不斷推出了以動力電池為動力源的工程機械產品。
2、隨著電池容量的提高和能量密度的增大,電池安全性問題受到越來越多的重視。其中,電池熱失控是電池安全性的主要研究對象,其是指電池由于內部或外部短路、過度充放電、機械碰撞等原因導致短時間內在電池內部發生持續放熱的連鎖反應,使得電池溫度急劇上升,進而引發電池起火燃燒或甚至爆炸的過程。電池的熱失控迅速而難以控制,例如,三元鋰電池(ncm/nca)可能在數10秒就發生爆炸,而磷酸(錳)鐵鋰電池(lfp/lmfp)也會在數分鐘內造成燃燒。因此,需要有效的手段來防止電池熱失控事故的發生,以確保安裝了電池的使用設施(如車輛或工程機械等)的安全性。
3、現有的阻止電池熱失控的方式包括在發現或預見到電池熱失控發生時采取斷電的措施,但發現這種方式并非總能起效。此外,在斷電后電池的冷卻系統也會停止工作,這往往卻導致電池的熱失控加速。還有一種防止熱失控的方法是在電池的電解液中添加雙馬來酰亞胺(bmi),這種添加劑在一定溫度下會與電解液成分發生交聯反應而降低導電率,從而在電池發生熱失控前后升溫時能減少電池中的電流及由此產生的熱量,進而抑制熱失控。然而,對于電池正常工作時的溫度升高(未達到引起熱失控的程度),bmi也可能產生作用而降低電解液的導電性,這又不利于發揮電池的性能。
技術實現思路
1、本實用新型的目的在于解決現有技術中存在的上述至少一個問題和/或其他缺陷。
2、為實現上述目的,本實用新型的一個方面提供了一種電池熱失控阻止系統,所述電池熱失控阻止系統包括與所述電池流體連通的處理裝置和與所述電池和/或所述處理裝置流體連通的泵送裝置。所述處理裝置配置成能夠對所述電池中的電解液進行無害化處理;所述泵送裝置配置成在所述電池內出現超溫和/或超壓的情況下從所述電池中將至少一部分電解液泵送到所述處理裝置中進行無害化處理。
3、根據本實用新型的一實施方式,所述處理裝置包括裝填有化學物質的反應箱,所述化學物質能夠通過與被送入所述反應箱中的電解液發生化學反應而使電解液無害化。
4、根據本實用新型的一實施方式,所述反應箱中還裝填有熱失控阻抑介質,所述泵送裝置、所述電池和所述反應箱彼此串聯而形成循環回路以使得所述泵送裝置既從所述電池向所述反應箱泵送電解液、又從所述反應箱向所述電池泵送熱失控阻抑介質。
5、根據本實用新型的一實施方式,所述泵送裝置在所述循環回路中在所述反應箱的下游布置在所述反應箱和所述電池之間。
6、根據本實用新型的一實施方式,所述反應箱中裝填的所述化學物質為固態或液態,其與被送入所述反應箱的電解液發生化學反應而得到沉積在所述反應箱底部的固態產物;以及所述熱失控阻抑介質為氣態。
7、根據本實用新型的一實施方式,所述反應箱的底壁設置有將電解液導入所述反應箱內的入口,所述反應箱的側壁設置有將熱失控阻抑介質導出所述反應箱的出口,所述出口設置在比所述入口高的位置處。
8、根據本實用新型的一實施方式,所述反應箱中在其底部上方設置有濾網以防止沉積在其底部的所述固態產物到達所述濾網上方,所述入口設置在比所述濾網高的位置處。
9、根據本實用新型的一實施方式,所述電池是包括多個電池單體或多個電池模組的動力電池包,所述電池熱失控阻止系統包括用于供電解液從所述動力電池包送出的多個第一管路和用于供熱失控阻抑介質送入所述動力電池包中的多個第二管路,每個第一管路與所述動力電池包的至少一個電池單體或電池模組可啟閉地連通,每個第二管路與所述動力電池包的至少一個電池單體或電池模組可啟閉地連通。
10、根據本實用新型的一實施方式,每個第一管路設置有能夠響應于其對應的電池單體或電池模組出現超溫和/或超壓而打開以允許其對應的電池單體或電池模組中的電解液送出的第一單向閥,每個第二管路設置有能夠響應于其對應的電池單體或電池模組出現超溫和/或超壓而打開以允許熱失控阻抑介質送入其對應的電池單體或電池模組中的第二單向閥。
11、本實用新型的另一方面提供了一種動力電池系統,該動力電池系統包括動力電池包和如上所述的電池熱失控阻止系統。
12、本實用新型的又一方面提供了一種工程機械,該工程機械包括根據如上所述的動力電池系統。
13、本實用新型至少具有以下一項或多項有益效果:根據本實用新型的電池熱失控阻止系統能夠在電池即將發生熱失控或熱失控發生的第一時間將電池內的電解液泵送出去并進行無害化處理,由此及時降低電池內化學反應進行的速度和程度,從而阻止或減緩熱失控的發生。另外,在從電池中泵送出電解液的同時可以將熱失控阻抑介質注入電池內,由此降低電池內部的溫度和/或阻抑電池化學反應和/或熄滅火焰,從而在極短時間內解除電池因熱失控導致的燃燒乃至爆炸的風險。進一步地,對于包括多個電池單體或多個電池模組的電池包而言,可以選擇性地只針對出現超溫和/或超壓的一個或多個電池單體或電池模組進行電解液的送出和/或熱失控阻抑介質的送入,由此提高熱失控阻止的速度和成本效益。
1.一種電池熱失控阻止系統,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
3.根據權利要求2所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
4.根據權利要求3所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
5.根據權利要求4所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
6.根據權利要求5所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
7.根據權利要求6所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
8.根據權利要求3至7中任一項所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
9.根據權利要求8所述的電池熱失控阻止系統,其特征在于,
10.一種動力電池系統,其特征在于,包括動力電池包和根據權利要求8或9所述的電池熱失控阻止系統。
11.一種工程機械,其特征在于,包括根據權利要求10所述的動力電池系統。