一种锂电池火灾风险评估系统及方法与流程

本发明涉及火灾风险评估技术领域，更具体的说，是涉及一种锂电池火灾风险评估系统及方法。

背景技术：

锂电池在适用于储能行业、电动新能源领域中时，存在着以下火灾隐患：

随着锂电池应用的飞速增长，其火灾风险也充斥在其整个生命周期，从制造、物流、仓储、到最终用户，锂电池因结构工艺与锂元素的化学性质，在应用过程中，电池易受外界冲击、长期高负荷使用、过充过放影响，导致内部产生的锂枝晶累积，造成锂电池正负电极的短路，从而使锂电极曝露在空气中发热自燃，连带周遭电设备产生爆炸等事故，风险较大；

基于以上几点存在的问题，需要研究当今时代适合评估锂电池火灾风险的评估系统及方法，锂电池在应用过程中易受诸多外接因素影响导致电池出现自燃现象，引发火灾，其火灾性质迅速特殊，难以及时控制，隐患较大，若无根据制定防火措施将使得锂电池适用范围受到局限，一定程度上限制了锂电池的实用性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种锂电池火灾风险评估系统及方法，主要结合锂电池应用周期中各个阶段进行系统化的评估，体现在对锂电池质量、荷载临界值的检测评估、对应用环境、场景的评估，并依照系统中设置的检测装置对锂电池进行多项质量检测，以便输出锂电池质量报告及评估报告，以准确、可靠、细化后的多向评估数据来保证锂电池火灾评估系统的可行性与可靠性，以便应用用户根据报告进行消防部署、预防措施的优化。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明锂电池火灾风险评估系统，包括测试装置和评估方案，

所述测试装置包括机箱，所述机箱底部设置有底板，顶部设置有机盖，所述机盖一侧通过转辊与机箱铰接，所述转辊嵌接于机箱背面顶端，所述转辊下端套接有轴托，所述轴托与机箱固定连接，所述转辊左右两侧对称设置有滑轴，所述滑轴上下两端分别与机盖和机箱固定连接；所述机箱正面上部嵌接有前面板，所述前面板设置有电源按钮；所述机箱内开设有机槽，所述机槽口贯穿于机箱正面中部，所述机槽外侧设置有箱门，所述箱门与机箱铰接；所述机槽内嵌入有反应仓，所述反应仓上端开设有仓口，仓口贯通设置于机箱上表面，所述反应仓下端贯通设置有塞管头，塞管头下端固定有基座，基座内开槽设置有气腔，塞管头与气腔互通，所述气腔通过管道与气罐连接，所述气罐内设置有电动气缸，所述气罐固定于气腔左侧，所述气罐背面设置有传感器，所述传感器与机箱内壁固定连接；所述机槽内嵌入有主机，且主机固定于前面板下端，所述主机内置有plc系统，所述主机输入端分别与前面板输出端、传感器输出端电性连接，所述主机输出端分别与传输箱、电动气缸电性连接，所述传输箱固定于气腔右侧，所述传输箱右侧嵌接有接口板，所述接口板表面开孔设置有数据接口，所述接口板贯穿于机箱侧壁；所述机箱背面嵌接有电源箱，所述电源箱位于轴托下端，所述电源箱分别与主机、传感器、传输箱电性连接；

所述评估方案包括生产风险评估、运输与储存风险评估、应用现场观测、现场消防能力评估、锂电池测试；所述生产风险评估由锂电池生产厂内行为规范制度、生产人员安全意识与厂内消防设施完善度评估组成，所述厂内行为规范制度具体由管理人员根据生产厂内设备各操作行为标准进行评估；所述运输与储存风险评估包含运输过程中锂电池的可承受外冲击能力与锂电池外包装结构强度，所述运输与储存风险评估中储存风险具体根据生产厂仓库、运输中转仓库与运输终点储存仓库中储存环境干湿度判断；所述应用现场观测主要指锂电池的具体应用场景，包括锂电池应用在通讯设备、电动载具、电气设备中存在的受冲击、短路、过充过放、进水隐患；所述现场消防能力评估主要依照国家发布的最新消防规范对应用现场进行检定；所述锂电池测试包括过充/放检测、防水检测、封装结构强度检测。

所述机盖内侧嵌接有一圈胶质密封圈，所述机盖盖合时胶质密封圈与反应仓仓口各棱边处贴合。

所述传感器包括有烟雾传感器与温度传感器。

所述反应仓中正背两面对称设置有一对摄像头，所述摄像头镜头贯穿于反应仓侧壁，且摄像头镜头交叉对焦于反应仓内侧中部，所述摄像头输入端与主机输出端电性连接，所述摄像头输出端与传输箱输入端电性连接。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现

本发明基于锂电池火灾风险评估系统的评估方法，包括以下步骤：

(1)检定评估阶段，对锂电池应用中所处的各个环节进行火灾风险测定，依次以生产环节、运输环节、仓储环节、应用环节进行测定；

(2)准备阶段，利用测试装置，根据锂电池具体适用场景，进行质量检测，具体将测试装置中电源箱与电源相连，并利用数据线缆与接口板的对接，来连接传输箱与电脑主机，随后将电池放入反应仓中进行压裂、充放电、防水检测，根据锂电池外封装强度可承受荷载力大小、充放电荷载大小以及防水性能，获取锂电池具体在适用时的安全指数；

(3)生产环节中，评估人员根据锂电池生产厂家中各生产设备、安全隐患进行考察，并抽查生产人员对锂电池火灾了解程度、防火意识，同时根据厂家提供锂电池各项指标、参数数据及其样品质量报告进行评估，并对考察数据进行整理；

(4)运输环节中，根据所提供样品质量报告以及具体运输方案进行比对评估；

(5)仓储环节中，对运输起点、中转、终点仓库进行存放场地环境考察；

(6)应用环节中，根据锂电池具体适用地点进行评估，具体表现在对适用场景消防设施、消防部署能力的考察，对场景存在的消防隐患进行评估；对适用电动设备可承受荷载、承受冲击风险、电池安装、连接部位曝露、进水隐患进行评估；根据适用场所、场景、设备的不同，调查人员流动流量、受火灾波及范围；

(7)整理报告，根据锂电池外封装强度可承受荷载力大小、充放电荷载大小以及防水性能与之生产厂家质量报告、参数数据进行整理评估，并结合生产环节、运输环节、仓储环节、应用环节中各环节火灾隐患及受影响程度进行统计，得出锂电池火灾风险评估报告。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明锂电池火灾风险评估系统及方法，利用系统化的评估方案，充斥于锂电池生命周期中各个阶段，对齐生产、仓储、运输、应用各个过程进行阶段性评估，从而依照评估数据更加具体的展示锂电池的火灾风险，保证了评估得出报告的可靠性。

(2)本发明锂电池火灾风险评估系统及方法，依照系统中提供的检测装置，可根据锂电池应用场景的不同来选择不同的检测方案，从而利用锂电池外结构荷载强度、防水性能及充放电荷载中检测所得的具体数据，以跟锂电池规范、质量标准等进行比对验证，以供检测人员通过数据比对获取锂电池火灾风险评估中的实际检测报告，进一步保证了火灾风险评估系统的可靠性与实用性。

(3)发明锂电池火灾风险评估系统及方法，其系统中提供的检测装置为锂电池检测提供防火场景，主要基于传感器感应灭火原理来便于检测人员检测锂电池各项参数的额定值与临界值，在利用灭火组件保证检测过程安全、稳定可靠的同时，测定得出的锂电池临界值数据可便印证、锂电池火灾风险评估报告中锂电池的适配性。

附图说明

图1是本发明锂电池火灾风险评估系统整体结构示意图。

图2是本发明锂电池火灾风险评估系统内部结构示意图。

图3是本发明锂电池火灾风险评估系统侧视内部结构示意图。

图4是本发明锂电池火灾风险评估系统正视内部结构示意图。

图5是本发明锂电池火灾风险评估系统电连接架构示意图。

图6是本发明锂电池火灾风险评估系统流程示意图。

附图标记：1机箱，2轴托，3机盖，4前面板，5电源按钮，6箱门，7滑轴，8转辊，9反应仓，10机槽，11主机，12摄像头，13电源箱，14底板，15传感器，16管道，17气罐，18塞管头，19气腔，20传输箱，21接口板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1至图5所示，本发明锂电池火灾风险评估系统，包括测试装置与评估方案，所述测试装置包括机箱1，所述机箱1底部固定连接有底板14，底板14为绝缘胶质板，所述机箱1顶部设置有机盖3，所述机盖3一侧通过转辊8与机箱1铰接，所述转辊8嵌接于机箱1背面顶端，所述转辊8下端套接有轴托2，所述轴托2与机箱1固定连接，所述转辊8左右两侧对称设置有滑轴7，所述滑轴7上下两端分别与机盖3和机箱1固定连接。所述机箱1正面上部嵌接有前面板4，所述前面板4设置有电源按钮5。所述机箱1内开设有机槽10，机槽口贯穿于机箱1正面中部，所述机槽10外侧设置有箱门6，所述箱门6与机箱1铰接。所述机槽10内嵌入有反应仓9，所述反应仓9上端开设有仓口，仓口贯通设置于机箱1上表面，所述反应仓9下端贯通设置有塞管头18，塞管头18下端固定有基座，基座内开槽设置有气腔19，塞管头18与气腔19互通，所述气腔19通过管道16与气罐17连接，所述气罐17内设置有电动气缸，所述气罐17固定于气腔19左侧，所述气罐17背面设置有传感器15，所述传感器15与机箱1内壁固定连接。所述机槽10内嵌入有主机11，且主机11固定于前面板4下端，所述主机11内置有plc系统，所述主机11输入端分别与前面板4输出端、传感器15输出端电性连接，所述主机11输出端分别与传输箱20、电动气缸电性连接，所述传输箱20固定于气腔19右侧，所述传输箱20右侧嵌接有接口板21，所述接口板21表面开孔设置有数据接口，所述接口板21贯穿于机箱1侧壁。所述机箱1背面嵌接有电源箱13，所述电源箱13位于轴托2下端，所述电源箱分别与主机11、传感器15、传输箱20电性连接。

其中，所述机盖3内侧嵌接有一圈胶质密封圈，所述机盖3盖合时胶质密封圈与反应仓9仓口各棱边处贴合，通过胶质密封圈来保证机盖3盖合时反应仓9的气密性，避免外界环境因素影响反应仓9中锂电池的实际反应。

其中，所述传感器15包括有烟雾传感器与温度传感器，通过传感器15感应锂电池反应时产生的热能与烟气，来利用传感器15产生的传感信号输出至主机11，并由主机11驱动气罐17中电动气缸，来通过电动气缸压缩气罐17内气体，以通过管道16、气腔19、塞管头18向反应仓9输出氮气。

其中，所述反应仓9中正背两面对称设置有一对摄像头12，所述摄像头12镜头贯穿于反应仓9侧壁，且摄像头12镜头交叉对焦于反应仓9内侧中部，所述摄像头12输入端与主机11输出端电性连接，所述摄像头12输出端与传输箱20输入端电性连接，在装置通过传输箱20、接口板21接入电脑主机时，可由摄像头12获取反应仓9中实时影响，以供检测人员观察锂电池反应时的过程、状态。

反应仓9空间主要用于为锂电池检测提供反应空间，具体在锂电池检测过程中，可通过电源箱13与之现场电源相连接，检测人员通过电源按钮5打开装置后，向上翻开机盖3，其中设置的轴托2、滑轴7与转辊8主要保证机盖3与机箱1的铰接结构稳固及翻开过程平滑，使得机盖3可通过转辊8沿轴托2的圆周转动来进行翻开操作，随后将之锂电池样品、连同检测方案所需的设备投放至反应仓中，随后闭合机盖3，具体检测方案主要由记录压力数值的液压刀头与锂电池样品完成锂电池外封装强度可承受荷载力大小检测、盛水的器皿与之锂电池样品完成防水性能检测、利用电钳及线缆短接于锂电池样品正负电极两端完成充放电荷载大小检测，在检测过程中，通过液压刀头不断增加对锂电池样品的造成压力，锂电池样品的形变过程、锂电池样品置于盛满水的器皿中的时间、线缆末端输入、输出电流对锂电池样品造成的影响，当各项测试中锂电池出现冒烟、自燃现象时，记录液压刀头施加压力数据、置于水中的时间数据、充放电电荷数据，完成检测，为避免在检测过程中锂电池在反应仓9中自燃、爆炸，可由反应仓9下端设置的传感器15来感应反应仓9中的温度变化与烟气的产生，来利用传感器15发送传感信号至主机11端，并由主机11驱动气罐17中电动气缸，其中气罐17中填充有氮气，来通过气罐17中填充的氮气，由管道16输出至气腔19，气体随后通过塞管头18喷入反应仓9中，在氮气充入过程中稀释氧气避免锂电池持续燃烧，同时可利用氮气化学性质对反应仓9中环境进行冷却，从而避免锂电池发生爆炸。

如图6所示，所述评估方案包括生产风险评估、运输与储存风险评估、应用现场观测、现场消防能力评估、锂电池测试。所述生产风险评估由锂电池生产厂内行为规范制度、生产人员安全意识与厂内消防设施完善度评估组成，所述厂内行为规范制度具体由管理人员根据生产厂内设备各操作行为标准进行评估。所述运输与储存风险评估包含运输过程中锂电池的可承受外冲击能力与锂电池外包装结构强度，所述运输与储存风险评估中储存风险具体根据生产厂仓库、运输中转仓库与运输终点储存仓库中储存环境干湿度判断。所述应用现场观测主要指锂电池的具体应用场景，包括锂电池应用在通讯设备、电动载具、电气设备中存在的受冲击、短路、过充过放、进水隐患。所述现场消防能力评估主要依照国家发布的最新消防规范对应用现场进行检定。所述锂电池测试包括对锂电池应用场景中存在的安全隐患，通过上述测试装置进行具体的测试，主要包括过充/放检测、防水检测、封装结构强度检测。

其中，生产风险评估中生产人员安全意识具体体现为对锂电池起火原因的认知程度、对现场消防设施的认知与否评估。运输与储存风险评估主要保证在电池运输过程中，锂电池包装受运输工具震荡、冲击影响时的荷载能力，避免在运输中途抖动时导致锂电池相互挤压造成电极短路，而出现大规模自燃的情况，储存风险评估主要保证锂电池的储存环境不易对锂电池本身造成侵蚀，水气侵蚀轻则导致锂电池失效，重则将使锂电池中锂元素与水反应产生大量热，出现大规模自燃。

本发明基于锂电池火灾风险评估系统的评估方法，包括以下步骤：

(1)检定评估阶段，对锂电池应用中所处的各个环节进行火灾风险测定，依次以生产环节、运输环节、仓储环节、应用环节进行测定；

(2)准备阶段，利用测试装置，根据锂电池具体适用场景，进行质量检测，具体将测试装置中电源箱13与电源相连，并利用数据线缆与接口板21的对接，来连接传输箱20与电脑主机，随后将电池放入反应仓9中进行压裂、充放电、防水等多种方式的检测，根据锂电池外封装强度可承受荷载力大小、充放电荷载大小以及防水性能，获取锂电池具体在适用时的安全指数；

(3)生产环节中，评估人员根据锂电池生产厂家中各生产设备、安全隐患进行考察，并抽查生产人员对锂电池火灾了解程度、防火意识，同时根据厂家提供锂电池各项指标、参数数据及其样品质量报告进行评估，并对考察数据进行整理；

(4)运输环节中，根据所提供样品质量报告以及具体运输方案进行比对评估；

(5)仓储环节中，对运输起点、中转、终点仓库进行存放场地环境考察；

(6)应用环节中，根据锂电池具体适用地点进行评估，具体表现在对适用场景消防设施、消防部署能力的考察，对场景存在的消防隐患进行评估；对适用电动设备可承受荷载、承受冲击风险、电池安装、连接部位曝露、进水隐患进行评估；根据适用场所、场景、设备的不同，调查人员流动流量、受火灾波及范围；

(7)整理报告，根据锂电池外封装强度可承受荷载力大小、充放电荷载大小以及防水性能与之生产厂家质量报告、参数数据进行整理评估，并结合生产环节、运输环节、仓储环节、应用环节中各环节火灾隐患及受影响程度进行统计，得出锂电池火灾风险评估报告。

本发明锂电池火灾风险评估系统，包括测试装置与评估方案，其两者具不可分割，测试装置主要由反应仓9为主体设置的独立空间，来计算检测锂电池的各项自燃隐患，装置不仅可便于检测人员根据实际应用场所使用不同的检测方案，其反应仓9外设置的传感器15、冷却灭火组件，可保证在检测过程中的安全性，以保证检测人员可通过装置检测锂电池的各项指标荷载临界值，保证了装置的适用性，评估方案依照对锂电池从生产、出库、运输、使用等各个阶段进行火灾评估，并依照检测装置所测定数据来进行数据比对，方便了检测人员通过数据整合、比对等方式进行报告整理，以更清晰、细化的数据来展示锂电池火灾风险，以供消防部署、锂电池质量的优化。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。