Защитный контейнер-чехол для литий-ионных аккумуляторных батарей - RU201341U1

Чертежи

Описание

Предлагаемая полезная модель относится к защитным устройствам, используемым для переноски и хранения литий-ионных аккумуляторов как в единственном экземпляре, так и в составе блоков и электробытовых устройств, например, сотовых телефонов, электронных сигарет, аккумуляторных блоков электровелосипедов, электросамокатов и других электронных устройств, использующих литий-ионные аккумуляторные батареи. Также предлагаемый контейнер может быть использован для переноски (транспортировки) опасных веществ и материалов, склонных к самовозгоранию.

В настоящее время в мобильных потребителях электроэнергии широко используются литий-ионные аккумуляторные батареи. Они обладают рядом преимуществ перед другими типами аккумуляторных батарей (отсутствие «эффекта памяти», большой эксплуатационный ресурс, высокая плотность накапливаемой энергии и разрядных токов, малый вес и др.), однако данный тип аккумуляторов имеет и ряд серьезных недостатков, основным из которых является вероятность взрыва и воспламенения в условиях повышенных температур (более 90ºС), а также при повреждении корпуса – проколе или другом нарушении герметичности корпуса батареи. При достижении указанной температуры в батарее начинаются химические процессы, приводящие к ее воспламенению и разрушению, сопровождающиеся выбросом горящего лития. Как следствие, - высокая вероятность травматизма людей в случае возникновения аварийной ситуации [1 - 3].

Как правило, «качественные» литий-ионные аккумуляторные батареи имеют в своем составе системы защиты (термопредохранитель, устройство защиты, срабатывающее при повышении давления внутри батареи, устройства, предохраняющие от переразряда и перезарядки), однако как показывает практика, далеко не все аккумуляторные батареи имеют подобные системы защиты либо имеющиеся системы безопасности не всегда срабатывают. Критические условия для аккумуляторных батарей могут возникнуть также и при их перевозке автомобильным, воздушным и другими видами транспорта [4].

Корпус электробытовых приборов (электронных сигарет и др.) выполняется из алюминиевых сплавов, пластика, стали и в случае возникновения нештатной ситуации несет дополнительный источник травматизма людей [5].

Наиболее близкими аналогами к предлагаемой полезной модели являются изобретения (Пат. РФ на изобретение №RU 2590876 С2, МПК А24F 47/00, опубл. 10.09.2015; Пат. РФ на изобретение №RU 2603536 С2, МПК G06F 1/16; B65D 85/00 опубл. 27.11.2014; Пат. РФ на изобретение №RU 2382317 C1, МПК F41H 1/02, опубл. 20.02.2010; Пат. РФ на изобретение №RU 2175035 C2, МПК D03 D15/00, F41 H1/02, опубл. 20.10.2001); US 9415248B2, опубл. 16.02.2010; CN 201709641 опубл. 19.01.2011.

Основным недостатком вышеперечисленных защитных устройств является недостаточный уровень безопасности пользователя, а именно отсутствие предупреждения пользователя о возникновении опасных факторов (высокая температура, огонь, взрыв) при наступлении аварийного режима эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи, а также отсутствие возможности их (опасных факторов) тушения.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение безопасности (защиты) пользователя устройства от опасных факторов, возникающих при воспламенении литий-ионной аккумуляторной батареи путем включения в предлагаемый вариант контейнера-чехла, локальной системы пожаротушения.

Для достижения технического результата необходимо было решить следующие задачи, а именно: устранение недостатков существующих конструкций для обеспечения безопасности использования литий-ионных аккумуляторных батарей в мобильных электронных устройствах. Использование предлагаемой полезной модели – контейнера-чехла для электронных устройств содержащих литий-ионные аккумуляторные батареи, со встроенной локальной системой пожаротушения позволяющей обеспечить поставленную задачу.

Для данного технического результата была выявлена совокупность существенных признаков, заключающихся в том, что защитный контейнер-чехол для устройств, содержащих литий-ионные аккумуляторные батареи, выполнен из материала, содержащего слои термостойкой арамидной ткани, позволяющей выдержать воздействие высокой температуры, характерное для воспламенения литий-ионной аккумуляторной батареи, а также к существенным признакам относится наличие в защитном контейнере-чехле встроенной системы газового пожаротушения, содержащей устройство запуска системы пожаротушения, срабатывающей автоматически при повышении температуры во внутреннем объѐме контейнера-чехла до порогового значения.

На фиг.1 схематично показано устройство защитного контейнера-чехла на четыре литий-ионных аккумуляторных батареи, количество которых может быть различным. На схеме обозначены следующие позиции: встроенная система локального пожаротушения горящего лития, состоящая из газового баллона с огнетушащим газом-аргоном (1) и устройство запуска системы пожаротушения (4), расположенные в дополнительном кармане (5) корпуса защитного контейнера-чехла (3), позицией (2) обозначены четыре литий-ионных аккумуляторных батареи.

На фиг.2 схематично показано устройство запуска локальной системы пожаротушения встроенной в защитный контейнер-чехол на четыре литий-ионных аккумуляторных батареи. На схеме обозначены следующие позиции корпус устройства запуска локальной системы пожаротушения (4), пружина(9) с боек (8), предохранительная шайба (7), выполненная из сплава «Вуда», температура плавления которого находится в пределах от 60 до 70ºС.

Принцип работы. При повышении температуры внутри корпуса защитного контейнера-чехла до порогового значения температуры происходит плавление предохранительной шайбы (7), далее боек (8) под действием пружины (9) пробивает предохранительную мембрану (6) газового баллона (1), в результате чего огнетушащий газ (аргон) поступает в полость защитного контейнера-чехла (3). Объем огнетушащего газа-аргона зависит от количества элементов аккумуляторной батареи и объема защитного контейнера и определяется таким образом, чтобы выходящий газ из баллона полностью заполнил объем защитного чехла.

Список литературы

1. Nicoll K.J. Thigh burns from exploding e-cigarette lithium ion batteries: First case series / K.J. Nicoll, A.M. Rose, M.A.A. Khan, O. Quaba, A.G. Lowrie // Burns. JBUR-4917; 31.03.2016.-5 p.

2. Electronic Cigarette Explosions and Fires: The 2015 Experience / Campbell R. - Quincy: NFPA. 2015. - 4 p.

3. Mullen I. E-Cigarettes. Merseyside Fire and Rescue Service. 2014. - 8 p.

4. Sturk D., Hoffmann L., Е-fordons Potentiella Riskfaktorer vid Trafikskadehandelse. En rapport baserad pa e-fordons teknik, sakerhetsfunktioner och modern batterikemi / D. Sturk, L. Hoffmann // SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP Technical Research Institute of Sweden. 2013. – 90 р.

5. Norii Т., Electronic cigarette explosion resulting in a c1 and c2 fracture: a case report / Т. Norii, A. Plate // The Journal of Emergency Medicine, Vol. 52, No. 1, 2017. pp. 86–88.

Реферат

Предлагаемая полезная модель относится к защитным устройствам, используемым для переноски и хранения литий-ионных аккумуляторов, как в единственном экземпляре, так и в составе блоков и электробытовых устройств, например, электронных сигарет, аккумуляторов электровелосипедов и других электронных устройств, использующих литий-ионные аккумуляторные батареи. Также полезная модель может быть использована для переноски (транспортировки) опасных веществ и материалов, склонных к самовозгоранию.Сущность полезной модели.В корпусе защитного контейнера-чехла встроена система тушения горящего лития, состоящая из газового баллона (1) с огнетушащим газом-аргоном и устройства запуска системы пожаротушения (4) (Фиг. 1), которое состоит из пружины (9) с бойком (8) и предохранительной шайбы (7), выполненной из сплава «Вуда», температура плавления которого находится в пределах от 60 до 70ºС (Фиг. 2). При повышении температуры внутри корпуса защитного контейнера до порогового значения температуры происходит плавление предохранительной шайбы (7), боек (8) под действием пружины (9) пробивает предохранительную мембрану (6) газового баллона (1), выпускает огнетушащий газ (аргон) в полость защитного контейнера-чехла (3).В качестве дополнительного элемента защиты при изготовлении защитного контейнера-чехла используется несколько слоев термостойкой баллистической арамидной ткани, имеющей масло-водоотталкивающую пропитку, что позволяет обеспечить герметичность, термическую устойчивость ткани. Отсутствие жесткого корпуса позволяет обеспечить защиту человека (пользователя устройства) от опасных факторов, возникающих при воспламенении и взрыве литий-ионного аккумулятора. Объем огнетушащего газа-аргона зависит от количества элементов аккумуляторной батареи и объема защитного контейнера и определяется таким образом, чтобы выходящий газ из баллона полностью заполнил объем защитного чехла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула