CN107134605A - 一种蒸发冷却阻燃电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的提供了一种结构简单、经济耐用、散热功能好且具有阻燃功能的蒸发冷却阻燃电池系统,该蒸发冷却阻燃电池系统,包括电池、箱体和冷却液,所述蒸发冷却阻燃电池系统还包括连接器、泄压阀、电磁阀、冷却器、管道和总正/总负接口、压力传感器;所述电池和连接器连接,并浸没于冷却液中;所述冷却液为氟碳化合物。本发明同时有散热和阻止燃烧的功能;本发明电池系统结构简单,不需要特殊维护;系统内部温度的均衡和散热都是自发运行,内部不需要风扇水泵等设备;相对于传统的风冷和液冷散热效果更好,结构更简单,安全性更高,特别适用于高功率密度的电池系统。

Description

一种蒸发冷却阻燃电池系统
技术领域
本发明属于电池系统制备技术领域,具体涉及一种蒸发冷却阻燃电池系统。
背景技术
由于目前电能的使用日益频繁,且用电装置对于续航的要求越来越高,大容量电池已得到了普遍的使用。不过,该类电池相应的散热困难的问题也受到了人们的注视,并研发了多种具有阻燃或高效冷却功能的电池系统。
CN 104347840 A通过加入用于吸收泄露电解液的海绵,并设置相应的其它结构,获得了一种锂离子电池组的漏液阻燃结构。CN 103682188 A通过引入两个腔体,加入保护性气体和绝缘阻燃液,实现了防止爆炸、避免短路和提高电池安全性能的效果。
然而,上述电池组结构的散热功能有限,难以制备容量大且安全性高的电池系统,同时,海绵或保护性气体的加入,增加了相应成本并影响了电池的使用期限。
CN 104466303 A通过在电池组外壳内设置氢氟醚和其它细节的安排,获得了具有较好散热功能的电池组。不过,这种电池却不能很好解决泄露等因素造成的电池燃烧和爆炸的问题。且该装置要求电池组外壳内的内压处于-0.09Mpa~-0.01Mpa之间,是处于负压状态,制造和维护都比较困难。
因此,如何制备一种结构简单、经济耐用、散热功能好且具有阻燃功能的电池系统,对于产业发展而言,显得极为重要。
发明内容
针对现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种结构简单、经济耐用、散热功能好且具有阻燃功能的蒸发冷却阻燃电池系统,该蒸发冷却阻燃电池系统,包括电池、箱体和冷却液,所述蒸发冷却阻燃电池系统还包括连接器、泄压阀、电磁阀、冷却器、管道、压力传感器和总正/总负接口;所述电池和连接器连接,并浸没于冷却液中;所述冷却液为氟碳化合物。
所述连接器包括铝排或铜排。
作为优选方案,所述箱体的防水防尘达到IP67的防护等级。
所述氟碳化合物不含氯、无闪点且沸点小于等于55℃大于等于25℃,包括CmFnHxOy(m=4~10,n=10~20,x=0~4,y=0~4)、C6F12O、FF31-L、VXF-4310或FL-a等。
其中,所述CmFnHxOy(m=4~10,n=10~20,x=0~4,y=0~4)指的是满足所述″不含氯、无闪点且沸点小于等于55℃大于等于25℃″要求的化合物,如C6F12O。
作为优选方案,所述泄压阀(5)的泄压压力为箱体最大承受压力的90%。
所述总正/总负接口(8)为防水密封接口。
在本发明中,电池模块和连接器(连接铜排或者其他材料的连接器例如铝排等)都浸没在冷却液中。
常温下,冷却液液面高于连接器。
优选的,箱体需达到IP67的防护等级。
冷却液密封在箱体内,电池接口(总正/总负接口)应该使用防水密封接口。
本发明使用氟碳化合物作为冷却液,该冷却液为无闪点氟碳化合物,沸点小于等于55℃大于等于25℃,该氟碳化合物不含氯,例如CmFnHxOy(m=4~10,n=10~20,x=0~4,y=0~4)、C6F12O、FF31-L、VXF-4310、FL-a等。
由于冷却液的黏度低流动性强,导热能力强,电池和连接器的热量都可以很快传导到冷却液中,冷却液靠箱体热辐射和热传导对外发出热量,因此箱体也可以设计散热片或者散热槽增大散热面积增强散热能力。当电池或者其他浸入冷却液的零件发热且达到冷却液的沸点时,冷却液由液体转变为气体带走大量热量,气体经管道进入冷却器,在冷却器中冷凝过后通过管道流回箱体内,冷却器的位置应该高于箱体但不一定需要在正上方。由于冷却液蒸汽的电气绝缘强度是随压力增加的,因此正常情况下产生蒸汽过后箱体内压力增大不用处理,当压力传感器检测到压力过大时开启电磁阀进行泄压操作(泄压压力根据不同种类的冷却液需实验实测),泄压阀设置为箱体能承受最大压力的90%,作用为当箱内压力过大且电磁阀失效时泄压阀及时泄压保证安全。
本发明使用的冷却液氟碳化合物无毒无害,对臭氧层没有影响,介质中不含重金属对土壤无毒,是一种环保的液体。所用的冷却液氟碳化合物绝缘强度高,耐压水平>20KV/2.5mm,完全能够满足电池系统的绝缘需求,其黏度很低,具有优良的液体对流作用,可以保证浸泡在液体中的电池温度均一性。
本发明电池系统在工作时,冷却液氟碳化合物从液体变为气体时会带走大量的热量,同时由于表面张力低,气化时容易产生微小气泡从而促进沸腾带走更多热量。因此,本发明电池系统的散热效率非常高。另外,冷却液氟碳化合物与多种构成电池系统的物质共容性很好,不会对箱体及箱体内的物质产生腐蚀等反应。而且,冷却液氟碳化合物具有很好的阻燃抑爆功能,无闪点,不燃烧,是灭火材料的代用品。
本发明的有益效果:
1、本发明的电池系统在使用过程中,当电池本身出现过热时,一方面冷却液带走大量的热量防止电池热失控,另一方面冷却液本身作为灭火剂阻止燃烧;当电池有泄露破损等问题时冷却液进入电池内部使电池失效,同时有散热和阻止燃烧的功能;
2、本发明电池系统结构简单,不需要特殊维护;系统内部温度的均衡和散热都是自发运行,内部不需要风扇水泵等设备;系统在常温常压下运行,无需抽真空或者负压;相对于传统的风冷和液冷散热效果更好,结构更简单,安全性更高,特别适用于高功率密度的电池系统。
附图说明
图1为本发明蒸发冷却阻燃电池系统的示意图,
图中,1、电池;2、冷却器;3、连接器;4、冷却液;5、泄压阀;6、电磁阀;7、管道;8、总正/总负接口;9、箱体;10、压力传感器。
具体实施方式
下面对照附图,通过对本发明的最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示,本发明的一种蒸发冷却阻燃电池系统,包括电池1、箱体9和冷却液,所述蒸发冷却阻燃电池系统还包括连接器3、泄压阀5、电磁阀6、冷却器2、管道7、压力传感器10和总正/总负接口8;所述电池1、连接器3依次连接,并浸没于冷却液4中;所述冷却液4为氟碳化合物,具体为VXF4310。
所述连接器3为铜排。
所述箱体1的防水防尘达到IP67的防护等级。
所述泄压阀5的泄压压力为箱体最大承受压力的90%。
所述总正/总负接口8为防水密封接口。
所述冷却液为VXF4310冷却液。
当电池1或者连接器3(铜排)等器件发热时,热量传递到冷却液4,冷却液4通过箱体9向环境释放热量。冷却液4在箱体9内形成对流,保证了各个电池的温度均匀性。当电池1或者连接器3(铜排)温度高于45°时冷却液气化,蒸汽从管道7进入冷却器2,在冷却器2中冷凝后流回箱体9。当箱体9内压力传感器10检测到压力大于22kpa时打开泄压阀5泄压。
以上内容是对本发明进行的示例性描述,本发明并不受到上述方式的限制,只要采取了本发明的构思,无论在形状或者结构上进行任何改进,均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蒸发冷却阻燃电池系统,包括电池(1)、箱体(9)和冷却液,其特征在于,所述蒸发冷却阻燃电池系统还包括连接器(3)、泄压阀(5)、电磁阀(6)、冷却器(2)、管道(7)、压力传感器(10)和总正/总负接口(8);所述电池(1)和连接器(3)连接,并浸没于冷却液中;所述冷却液为氟碳化合物。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却阻燃电池系统,其特征在于,所述连接器(3)包括铝排或铜排。
3.根据权利要求1所述的蒸发冷却阻燃电池系统,其特征在于,所述箱体(1)的材质达到IP67的防护等级。
4.根据权利要求1所述的蒸发冷却阻燃电池系统,其特征在于,所述氟碳化合物不含氯、无闪点且沸点小于等于55℃大于等于25℃,包括CmFnHxOy(m=4~10,n=10~20,X=0~4,y=0~4)、FF31-L、VXF-4310或FL-a。
5.根据权利要求1所述的蒸发冷却阻燃电池系统,其特征在于,所述泄压阀(5)的泄压压力为箱体最大承受压力的90%。
6.根据权利要求1所述的蒸发冷却阻燃电池系统,其特征在于,所述总正/总负接口(8)为防水密封接口。
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