[0001] 本发明属于电池领域，具体涉及一种含有电池热失控烟气处理装置的储能系统。

[0002] 由于锂电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低等优点，逐渐成为储能的主流产品。锂电池储能系统的大规模应用，对于保障电网安全稳定运行做出了突出贡献。

[0003] 随着锂电池储能系统的规模应用，其火灾危险性也逐渐被重视，由于储能系统中电池组高度聚集，在电池过充过放、过热、机械碰撞等因素影响下，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控，最终导致电池内部着火，严重时引发爆炸，造成安全隐患。

[0004] 中国专利CN217109583U公开了一种电池及储能系统泄爆后的烟气点火装置，该烟气点火装置包括燃烧腔、点火装置以及触发装置，点火装置置于燃烧腔内，触发装置与点火装置连接，燃烧腔用于储存电池发生热失控时产生的可燃混合气和助燃气，触发装置用于根据可燃混合气的压力和/或温度触发点火装置将可燃混合气点燃。

[0005] 但是，上述储能系统的多个电池热失控时，热失控烟气中含有一定汽化的电解液，点火装置对热失控烟气点燃时，汽化的电解液在燃烧腔内与可燃气体一起被点燃，此时，会产生大量的燃烧火焰，但是，上述燃烧是在燃烧腔内进行，由于燃烧腔内的助燃气限制，热失控烟气和汽化的电解液无法进行充分燃烧，进而无法对热失控烟气和汽化的电解液进行充分处理，同时，大量的燃烧火焰还可能会对点火装置附近的器件产生影响，存在一定的安全隐患。

[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。

[0029] 实施例1

[0030] 如图1至图4所示，本实施例提供的储能系统包括箱体1、电池热失控烟气处理装置和多个电池8；多个电池8设置在箱体1内，且多个电池8的泄压口与多个泄压管的进口一一对应连接，多个泄压管的出口均与汇流管连接。

[0031] 上述电池热失控烟气处理装置包括冷却单元2、回流单元3和点火单元4；冷却单元2包括N个依次串联的冷却罐21，每个冷却罐21内设置有冷却介质；回流单元3包括至少一个回流罐31，回流罐31设置在至少一个冷却罐21的出口处，且回流罐31的安装高度低于冷却罐21出口的高度，即可以在第1个冷却罐21至第N个冷却罐21中任意冷却罐21的出口处设置回流罐31，用于收集热失控烟气冷凝后的液态介质。优选的，在第一个冷却罐21和/或最后一个冷却罐21的出口处设置回流罐31。上述点火单元4设置在箱体1外，并与第N个冷却罐的出口或第N个冷却罐所连接的回流罐的出口连接；电池热失控烟气依次通过N个冷却罐21冷却处理后冷却罐21内产生的液态介质回流至回流罐31内，同时残留的热失控烟气再通过点火单元4在箱外进行点燃处理。

[0032] 上述冷却罐21可对热失控烟气进行冷却，主要对热失控烟气的电解液进行冷凝，并通过回流罐31对冷凝后的电解液进行收集，避免后续电解液在点火单元4中与可燃烟气一起点燃，使点燃火焰较大，产生安全隐患。

[0033] 在本实施例中，相邻的冷却罐21通过软管串联，多个冷却罐21通过软管可实现不同的排布方式。例如，可排布为一列或排布为两列，使得箱体1内或箱体1外各器件的设置更加合理。同时，多个冷却罐21的串联，使得热失控烟气通过的行程较长，对电池热失控烟气的冷却处理更加彻底，汽化电解液的冷却回流也更加彻底，尽量使冷却后的烟气能够充分燃烧。

[0034] 如图4所示，上述回流罐31可采用任意形状的罐体，当然也采用一些不与电解液发生反应的柔性袋结构，目的是：只要能够收集热失控烟气中的电解液小液滴即可。

[0035] 如图2所示，上述冷却罐21具体可采用圆形桶体制作，该圆形桶体的两端可通过圆形端盖(图2中未显示)进行密封，圆形端盖可通过法兰与圆形桶体连接，或者，圆形端盖可焊接在圆形桶体的两端。上述冷却罐21内设置有2个多孔板22，2个多孔板22通过两端设有螺纹的连接杆23轴向连接，即连接杆23的两端分别穿过多孔板22，并通过螺母固定,相邻的两个多孔板22与冷却罐21内壁形成冷却腔，冷却介质填充在冷却腔内，冷却介质优选采用冷却性能较好和成本较低的陶瓷球、蜂窝陶瓷体或二氧化硅等。相对于氧化铝、氧化锆、氧化钛等，陶瓷球、蜂窝陶瓷体或二氧化硅的使用，将整个储能系统的成本进一步降低。本发明系统采用物理冷却材料对电池热失控时喷出的物质进行降温，这类物质降温效果较好，性质稳定，更重要的是无气体产生，因此使得的后续对热失控烟气的点燃处理更加彻底。

[0036] 为减少对环境的污染，对冷却后剩余的热失控烟气进行点燃，即在冷却单元2后设置点火单元4，点火单元4的数量可根据储能系统中电池8的数量和需求进行设置，可设置为1个、2个、3个或4个等多个，设置为2个及以上可保证点燃的可靠性，当某一个点火单元4失效或发生故障时，其他点火单元4能够正常进行工作。

[0037] 如图3所示，单个点火单元4具体包括排气管41、触发器42和点火器43，排气管41的进口与最后一个冷却罐21的出口或第N个冷却罐所连接的回流罐的出口连通，点火器43设置在排气管41的出口端，用于点燃排气管41排出的热失控烟气，触发器42设置在排气管上，用于在热失控烟气通过排气管时启动点火器43。上述排气管41上还可设置阻火器44，该阻火器44防止火焰向下传输，该阻火器44具体可为单向阀或管道阻火器等，管道阻火器内设置有被压实的滤网。此外，还可在排气管41的顶端设置防雨盖，防止外部的杂质或水汽进入排气管41。

[0038] 上述点火器43结构可为多种，例如具体可采用现有的电弧式点火器或电阻丝点火器等，电弧式点火器具体可采用脉冲点火器，点火器的供电方式可根据现场环境采用干电池或交流电。若采用电弧式点火器，电弧式点火器安装在排气管41顶端，当触发器42探测到排气管41内有热失控烟气时反馈信号到电弧式点火器的控制电路板，控制电路板接通干电池与升压线圈，升压线圈对电压进行升高后，电弧式点火器中距离很近的电弧发生头间的空气被电离形成电弧，引燃冷却后的热失控烟气。若采用电阻丝点火器，电阻丝点火器安装在排气管41顶端，当触发器42探测到排气管41内有热失控烟气时给出信号到电阻丝点火器，电阻丝点火器的电阻丝急速加热到达气体的可燃温度，随后点燃冷却后的热失控烟气。

[0039] 本实施例中的触发器42可为不同结构的传感器，只要能够在电池发生热失控时发出信号即可，即在电池8热失控时对温度、压力或气体体积分数等参数进行实时检测，当超过设定阈值时即可发出信号，该信号可为电信号或机械信号等。具体的，上述传感器可为压力传感器、气体传感器或温度传感器中的至少一种，压力传感器、气体传感器可设置在排气管41内，温度传感器具体可设置在电池壳体上。压力传感器具体可为磁力开关等。

[0040] 实施例2

[0041] 如图5和图6所示，本实施例提供的储能系统包括箱体1、电池热失控烟气处理装置和多个电池；多个电池8设置在箱体1内并联后再串联，多个电池8的泄压口通过泄压管6与汇流管7连通，汇流管7与第1个冷却罐21的烟气进口连通。上述电池热失控烟气处理装置包括冷却单元2、回流单元3和点火单元4；与实施例1不同的是，本实施例中的冷却单元2、回流单元3设置在箱体1外，避免箱体1内热量对热失控烟气的冷却处理产生影响。

[0042] 更进一步的，冷却单元2、回流单元3均设置在集成柜5内，集成柜5设置在箱体1侧壁上，点火单元4设置在集成柜5外部。集成柜5的设置，不仅使得冷却单元2、回流单元3集成化程度进一步提高，还可以提高冷却单元2、回流单元3的防护等级，从而提高各单元的使用寿命。在其它的方式中，还可对箱体1内空间进行分区。例如，在箱体1内设置有分隔板，分隔板将箱体1内腔分为电池仓和设备仓，多个电池8设置在电池仓内，冷却单元2、回流单元3设置在设备仓内；点火单元4设置在设备仓外，该种设置可通过一个箱体即可完成封装，成本较低。

[0043] 本实施例对冷却罐21的排布方式、内部结构不进行限定，只要能够满足使用需求即可，冷却罐21内部的冷却材料可以部分填充或全部填充，以满足不同的使用要求。该系统可以在第1个冷却罐21至第N个冷却罐21中的任意冷却罐21的出口处设置回流罐31，优选的，在第N个冷却罐21和第N‑1个冷却罐21的出口处设置回流罐31。

[0044] 当箱体1内的一个或多个电池8发生热失控而导致泄压口打开，电池8内部的高温物质会通过泄压口进入泄压管6，随后通过汇流管7进入冷却罐21中进行冷却对其降温，使得高温物质中的部分固体颗粒被阻挡，汽化的电解液重新冷凝，经过冷却罐21的各种物质降温后进入回流罐31，剩余的烟气在箱体1外进行点燃，其该点燃为在非封闭环境内点燃，同时避免了热失控导致整个装置的爆炸、着火等二次灾害。

[0045] 本实施例系统中的电池热失控烟气处理装置能够在电池发生热失控时，对热失控烟气进行冷却处理，随后对剩余的烟气进行点燃，避免热失控烟气对大气产生污染，同时也避免热失控烟气在锂电池8内聚集，发生爆炸、火灾等危险事件，使得电池8安全性大幅提升，有效地提高了储能系统的安全可靠性。