CN114156569A - 一种适用于储能器件的控温层 - Google Patents

一种适用于储能器件的控温层 Download PDF

Info

Publication number
CN114156569A
CN114156569A CN202111453172.0A CN202111453172A CN114156569A CN 114156569 A CN114156569 A CN 114156569A CN 202111453172 A CN202111453172 A CN 202111453172A CN 114156569 A CN114156569 A CN 114156569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
change material
material layer
phase change
energy storage
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111453172.0A
Other languages
English (en)
Inventor
徐凯琪
苏伟
钟国彬
王超
罗嘉
谢杭璇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Original Assignee
China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd filed Critical China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority to CN202111453172.0A priority Critical patent/CN114156569A/zh
Publication of CN114156569A publication Critical patent/CN114156569A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

本申请公开了一种适用于储能器件的控温层，包括：第一相变材料层、第二相变材料层；第一相变材料层的导热系数大于第二相变材料层的导热系数；第一相变材料层对储能器件进行包裹，与储能器件接触；第二相变材料层对第一相变材料层进行包裹，分别与第一相变材料层和外部环境接触。靠近储能器件的相变材料的导热系数较高，可以使储能器件的热量快速转移至相变材料；靠近外部环境的相变材料的导热系数较小，可阻碍储能器件与外部环境的热交换，使储能器件在高温或低温环境下保持适当的温度，延长使用寿命并提高安全性，从而解决了现有技术控温效果较差，导致储能器件寿命低的技术问题。

Description

一种适用于储能器件的控温层
技术领域
本申请涉及电力领域，尤其涉及一种适用于储能器件的控温层。
背景技术
锂离子电池、超级电容器以及铅酸电池等可充电储能器件在各个领域得到了广泛应用。高能量密度的储能器件在相同的重量或体积条件下可以为用电设备提供更长的供电时间，减少充电次数，为用户提供更好的使用体验。但是，锂离子电池等储能器件在充放电过程中容易发热，特别是大功率充放电时，发热量高，器件内部以及表面温度高，导致使用寿命加速衰减，并且温度过高容易引发安全隐患。储能器件在高温环境下使用容易导致热量快速累积，另外，储能器件在低温环境下使用同样会影响其使用寿命，低温充电有可能导致锂电池短路起火。储能器件需要解决外部高温或低温环境的影响以及充放电过程内部自身热量累积的问题，从而提高储能器件的安全性和使用寿命。
近年来，利用相变材料的降温技术得到了广泛的关注和研究。相变材料降温技术的原理是当温度达到材料的相变点时，相变材料吸收大量热量，使温度快速下降。目前，部分电动汽车或储能系统已经开始尝试使用相变材料降温技术。但是，一般相变材料适合在室内环境使用，在户外高温环境下的静态储能装置使用面临挑战，主要原因是户外高温环境下，储能器件自身产生的有限热量可以通过相变材料吸收，但外部环境持续的热传导会导致热量积累超过相变材料的吸收量，使得储能器件持续升温。
发明内容
本申请的目的在于提供一种适用于储能器件的控温层，用于解决现有技术控温效果较差，导致储能器件寿命低的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种适用于储能器件的控温层，其特征在于，包括：第一相变材料层、第二相变材料层；
所述第一相变材料层的导热系数大于所述第二相变材料层的导热系数；
所述第一相变材料层对储能器件进行包裹，与储能器件接触；
所述第二相变材料层对所述第一相变材料层进行包裹，分别与所述第一相变材料层和外部环境接触。
可选地，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层为复合相变材料，所述复合相变材料的成分包括：石蜡、高分子材料、阻燃材料、填充材料。
可选地，所述复合相变材料的成分，还包括：导热材料。
可选地，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：35℃～70℃。
可选地，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：35℃～55℃。
可选地，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：40℃～50℃。
可选地，所述第一相变材料层的导热系数范围为1W/m·K～10W/m·K，所述第一相变材料层的厚度范围为：1mm～10mm。
可选地，所述第一相变材料层的导热系数范围为2W/m·K～5W/m·K，所述第一相变材料层的厚度范围为：3mm～6mm。
可选地，所述第二相变材料层的导热系数范围为0.1W/m·K～1W/m·K，所述第二相变材料层的厚度范围为：1mm～10mm。
可选地，所述第二相变材料层的导热系数范围为0.2W/m·K～0.5W/m·K，所述第二相变材料层的厚度范围为：3mm～6mm。
与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：
本申请提供了一种适用于储能器件的控温层，包括：第一相变材料层、第二相变材料层；第一相变材料层的导热系数大于第二相变材料层的导热系数；第一相变材料层对储能器件进行包裹，与储能器件接触；第二相变材料层对第一相变材料层进行包裹，分别与第一相变材料层和外部环境接触。
1、相变材料可以吸收储能器件自身充放电时释放的热量，使储能器件温度控制在相变温度以下，避免电池在高温下运行，延长电池使用寿命。
2、靠近储能器件的相变材料的导热系数较高，可以使储能器件的热量快速转移至相变材料；靠近外部环境的相变材料的导热系数较小，可阻碍储能器件与外部环境的热交换，使储能器件在高温或低温环境下保持适当的温度，延长使用寿命并提高安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种适用于储能器件的控温层的结构示意图。
图中标号：储能器件1；第一相变材料层2；第二相变材料层3。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种适用于储能器件的控温层的结构示意图。
本申请实施例提供的一种适用于储能器件的控温层，其特征在于，包括：第一相变材料层2、第二相变材料层3；
第一相变材料层2的导热系数大于第二相变材料层3的导热系数；
第一相变材料层2对储能器件1进行包裹，与储能器件1接触；
第二相变材料层3对第一相变材料层2进行包裹，分别与第一相变材料层2和外部环境接触。
需要说明的是，储能器件1包括：金属锂电池、锂离子电池、钠离子电池、铅酸电池、超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、锌离子电池、镁离子电，包括单个储能器件，也包含多个储能器件相互并联或串联的组合体；储能器件外形可以是圆柱形、方形或者是软包铝塑膜外壳。
本申请实施例提供了一种适用于储能器件的控温层，控温层包括两层相变材料层，相变材料层将储能器件包裹，相变材料层具有两种不同的导热系数，靠近储能器件的相变材料的导热系数大于靠近外部环境的相变材料的导热系数。靠近储能器件的相变材料的导热系数较高，可以使储能器件的热量快速转移至相变材料；靠近外部环境的相变材料的导热系数较小，可阻碍储能器件与外部环境的热交换，使储能器件在高温或低温环境下保持适当的温度，延长使用寿命并提高安全性。能有效解决外部高温或低温环境的影响以及充放电过程内部自身热量累积的问题，从而提高储能器件的安全性和使用寿命。
在一个具体的实施例中：
第一相变材料层2和第二相变材料层3均为复合相变材料，主要包含石蜡、高分子材料、阻燃材料、填充材料，根据导热率需求还包括导热材料。相变温度范围35℃～70℃，优选35℃～55℃，更优选40℃～50℃。
第一相变材料层2(靠近储能器件的相变材料)的导热系数范围为1W/m·K～10W/m·K，优选2W/m·K～5W/m·K，厚度为1mm～10mm，优选3mm～6mm；
第二相变材料层3(靠近外部环境的相变材料)的导热系数范围为0.1W/m·K～1W/m·K，优选0.2W/m·K～0.5W/m·K，厚度为1mm～10mm，优选3mm～6mm。
以下为本申请实施例提供的一种适用于储能器件的控温层的制备方法：
相变材料层可以预制成适合储能器件外形的刚性壳体，然后将储能器件填充至相变材料壳体中，形成本发明所提供的含控温层的储能器件；相变材料层也可以预制成刚性板块，通过黏合剂与储能器件黏合形成本发明所提供的含控温层的储能器件。
相变材料的导热系数可通过改变以下参数进行调节，包括：原材料中导热材料的含量、石蜡的含量、高分子材料的含量、阻燃剂的种类及含量以及填充剂含量。
刚性壳体相变材料的制备方法，将石蜡、导热材料、高分子材料、填充材料混合，加热熔化后倒入第一模具，冷却后制得高导热率相变材料；将高导热率相变材料放入第二模具，其中第二模具比第一模具大，高导热率相变材料放置于第二模具后，高导热率相变材料与第二模具间留有空间，将石蜡、高分子材料、填充材料混合，加热熔化后倒入第二模具与高导热率相变材料之间的空隙，冷却后得到刚性壳体相变材料。
刚性板块型相变材料的制备方法，将石蜡、导热材料、高分子材料、填充材料混合，加热熔化后倒入模具中，冷却后制得高导热率相变材料，再加入熔化后的石蜡、高分子材料和填充材料的混合物，冷却后得到刚性板块型相变材料。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种适用于储能器件的控温层，其特征在于，包括：第一相变材料层、第二相变材料层；
所述第一相变材料层的导热系数大于所述第二相变材料层的导热系数；
所述第一相变材料层对储能器件进行包裹，与储能器件接触；
所述第二相变材料层对所述第一相变材料层进行包裹，分别与所述第一相变材料层和外部环境接触。
2.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层为复合相变材料，所述复合相变材料的成分包括：石蜡、高分子材料、阻燃材料、填充材料。
3.根据权利要求2所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述复合相变材料的成分，还包括：导热材料。
4.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：35℃～70℃。
5.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：35℃～55℃。
6.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层和所述第二相变材料层的相变温度范围为：40℃～50℃。
7.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层的导热系数范围为1W/m·K～10W/m·K，所述第一相变材料层的厚度范围为：1mm～10mm。
8.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第一相变材料层的导热系数范围为2W/m·K～5W/m·K，所述第一相变材料层的厚度范围为：3mm～6mm。
9.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第二相变材料层的导热系数范围为0.1W/m·K～1W/m·K，所述第二相变材料层的厚度范围为：1mm～10mm。
10.根据权利要求1所述的适用于储能器件的控温层，其特征在于，所述第二相变材料层的导热系数范围为0.2W/m·K～0.5W/m·K，所述第二相变材料层的厚度范围为：3mm～6mm。
CN202111453172.0A 2021-11-30 2021-11-30 一种适用于储能器件的控温层 Pending CN114156569A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111453172.0A CN114156569A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种适用于储能器件的控温层

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111453172.0A CN114156569A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种适用于储能器件的控温层

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114156569A true CN114156569A (zh) 2022-03-08

Family

ID=80455587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111453172.0A Pending CN114156569A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种适用于储能器件的控温层

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114156569A (zh)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140079978A1 (en) * 2011-06-07 2014-03-20 All Cell Technologies, Llc Energy storage thermal management system using multi-temperature phase change materials
CN105973051A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京航天利民科技研发中心 一种安全长效温控装置
CN106839847A (zh) * 2016-12-13 2017-06-13 国网北京市电力公司 相变储能装置
US20170311478A1 (en) * 2014-11-12 2017-10-26 Ge Aviation Systems Llc Heat sink assemblies for transient cooling
US20180042139A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Qualcomm Incorporated Multi-layer heat dissipating device comprising heat storage capabilities, for an electronic device
CN108344318A (zh) * 2018-05-14 2018-07-31 深圳市帝洋科技有限公司 控温蓄热装置及控温蓄热容器
CN108736104A (zh) * 2018-08-02 2018-11-02 广东电网有限责任公司 一种耐高温电池
CN209171896U (zh) * 2018-07-27 2019-07-30 深圳市帝洋科技有限公司 一种降温控温容器
CN110435244A (zh) * 2019-08-27 2019-11-12 国科瑞华(天津)材料科技有限公司 恒温复合结构和恒温垫
CN111029683A (zh) * 2019-12-17 2020-04-17 广东电科院能源技术有限责任公司 一种耐温变储能元器件
CN210383509U (zh) * 2019-05-24 2020-04-24 深圳市帝洋科技有限公司 降温控温器皿
WO2021024061A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 Rep Ip Ag Transportbehälter
US20210075076A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-11 Yazaki Corporation Vehicle battery pack
CN112531233A (zh) * 2020-12-01 2021-03-19 福州市长乐区古槐星际商务咨询服务部 电动车的电池保温方法
CN214706056U (zh) * 2021-04-19 2021-11-12 深圳市德镒盟电子有限公司 一种运用于新能源汽车电芯的新型相变储热隔热毡

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140079978A1 (en) * 2011-06-07 2014-03-20 All Cell Technologies, Llc Energy storage thermal management system using multi-temperature phase change materials
US20170311478A1 (en) * 2014-11-12 2017-10-26 Ge Aviation Systems Llc Heat sink assemblies for transient cooling
CN105973051A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京航天利民科技研发中心 一种安全长效温控装置
US20180042139A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Qualcomm Incorporated Multi-layer heat dissipating device comprising heat storage capabilities, for an electronic device
CN106839847A (zh) * 2016-12-13 2017-06-13 国网北京市电力公司 相变储能装置
CN108344318A (zh) * 2018-05-14 2018-07-31 深圳市帝洋科技有限公司 控温蓄热装置及控温蓄热容器
CN209171896U (zh) * 2018-07-27 2019-07-30 深圳市帝洋科技有限公司 一种降温控温容器
CN108736104A (zh) * 2018-08-02 2018-11-02 广东电网有限责任公司 一种耐高温电池
CN210383509U (zh) * 2019-05-24 2020-04-24 深圳市帝洋科技有限公司 降温控温器皿
WO2021024061A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 Rep Ip Ag Transportbehälter
CN110435244A (zh) * 2019-08-27 2019-11-12 国科瑞华(天津)材料科技有限公司 恒温复合结构和恒温垫
US20210075076A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-11 Yazaki Corporation Vehicle battery pack
CN111029683A (zh) * 2019-12-17 2020-04-17 广东电科院能源技术有限责任公司 一种耐温变储能元器件
CN112531233A (zh) * 2020-12-01 2021-03-19 福州市长乐区古槐星际商务咨询服务部 电动车的电池保温方法
CN214706056U (zh) * 2021-04-19 2021-11-12 深圳市德镒盟电子有限公司 一种运用于新能源汽车电芯的新型相变储热隔热毡

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220158273A1 (en) Thermal management system and device
CN111384463B (zh) 一种电池
CN102655247B (zh) 锂电池恒温运行的方法与装置
CN206490115U (zh) 电池模组
WO2018103305A1 (zh) 一种热管理材料及其在用于圆柱形电池的热管理模块中的应用
WO2012167470A1 (zh) 一种实现锂电池电芯内部温度控制的方法
WO2019107560A1 (ja) 仕切り部材及び組電池
TW201123580A (en) Protection structure for preventing thermal dissipation and thermal runaway diffusion in battery system
CN108199112A (zh) 一种用于方形电池的热管理模块及其制备方法和电池组
CN205452476U (zh) 一种具有相变热缓冲功能的圆柱形锂电池
JP7200944B2 (ja) 仕切り部材及び組電池
Wang et al. Application of polymer-based phase change materials in thermal safety management of power batteries
CN110120570A (zh) 一种热均衡式双极性电池堆
CN111029683A (zh) 一种耐温变储能元器件
Wu et al. Experimental and numerical study on hybrid battery thermal management system combining liquid cooling with phase change materials
CN105280986B (zh) 一种机载大容量动力型锂离子蓄电池单元
CN210430029U (zh) 板式加热冷却导热装置及采用该装置的可控温锂电池组
CN104538698A (zh) 一种动力锂电池组的温度调节系统及动力锂电池组
KR20130128163A (ko) 열전도도 제어용 스마트 복합재
CN206878134U (zh) 一种用于圆柱形电池的热管理模块及电池组
CN110970686A (zh) 一种带热管理功能的圆柱形锂离子电池
CN110336097A (zh) 一种基于电加热复合相变材料的串联结构电池加热系统
CN114156569A (zh) 一种适用于储能器件的控温层
CN116589985A (zh) 一种用于锂电池多温度热管理的合金相变材料
CN103247835A (zh) 一种锂电池包

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination