ЗАЩИТНЫЙ КОНТЕЙНЕР-ЧЕХОЛ ДЛЯ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

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.