CN114678642B - 一种液态金属电池组保温箱及保温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属电池组保温箱及保温系统，属于电网储能电池技术领域，保温箱包括：底板、多块侧板和盖板，所述多块侧板的一端设置在所述底板上，所述盖板设置在所述多块侧板的另一端，并与所述底板相对设置；所述底板上设置有加热电阻丝；所述多块侧板中，至少有一块侧板分别与所述底板和盖板可拆卸连接。还提出了一种液态金属电池组保温系统，包括液态金属电池组及上述保温箱。本发明的液态金属电池组保温箱及保温系统，能够减小液态金属电池组的温差，提升电池温度的一致性；方便系统启动前放入电池、电池服役后更换电池，也有利于后续大规模电池成组的堆垛、连接。

Description

一种液态金属电池组保温箱及保温系统
技术领域
本发明属于电网储能电池技术领域，更具体地，涉及一种液态金属电池组保温箱及保温系统。
背景技术
现阶段，可再生能源发电与储能技术已成为世界各国研究和发展的热点。其中，成本、寿命和效率是制约储能大规模应用的关键因素。目前比较成熟的储能电池有锂离子电池、钠硫电池和液流电池等，但是受关键材料和技术限制，它们的储能成本仍处于高位，并未广泛应用于大规模电网储能。
液态金属电池是近年来提出的一种廉价高效的电化学储能技术，为电网级储能提供了新的选择。液态金属电池运行时，正负极金属呈液态，电解质为熔融态熔盐。电池运行时，基于密度差异和不互溶特性，正极、负极、电解质熔盐自动分层。由于电池的全液态结构，液态金属电池呈现出与一般电池不一样的特点：储能成本低、电池结构简单、充放电倍率高、循环寿命长。
现有液态金属电池保温系统多采用在电池组的四周加热、上下更换电池的方式，这种方式需要在保温系统内部设置加热隔板，不利于电池组单体之间的空气流动，电池组单体之间的温差过高，降低了电池的一致性；同时，采用这种上下更换电池的方式，在液态金属电池大规模成组堆垛后，不利于液态金属电池组后续管理进出线连接、服役更换维护，耗费人力物力，甚至可能无法形成堆垛。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种液态金属电池组保温箱及保温系统，其目的在于减小液态金属电池组的温差，提升电池温度的一致性。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种液态金属电池组保温箱，包括：底板、多块侧板和盖板，所述多块侧板的一端设置在所述底板上，所述盖板设置在所述多块侧板的另一端，并与所述底板相对设置；所述底板上设置有加热电阻丝；所述多块侧板中，至少有一块侧板分别与所述底板和盖板可拆卸连接。
进一步地，所述底板为长方形，且设置在所述底板长边上的两个侧板与盖板可拆卸连接。
进一步地，所述盖板上设置有不锈钢骨架。
进一步地，所述底板、多块侧板和盖板均为多晶莫来石与纳米微孔绝热板粘合而成的双层保温板。
按照本发明的另一个方面，提供了一种液态金属电池组保温系统，包括液态金属电池组及第一方面任意一项所述的保温箱，所述液态金属电池组容纳于所述保温箱内；所述液态金属电池组包括多个单体电池，所述多个单体电池之间电连接。
进一步地，所述液态金属电池组为单层双排结构。
进一步地，在所述盖板上开有让位槽，供所述单体电池的电极穿出。
进一步地，在所述侧板上开有观察槽，用于观察所述液态金属电池组的状态；同时还设有与所述观察槽适配的密封件。
进一步地，所述密封件的末端为凹弧状，所述凹弧与单体电池的电极相适配。
进一步地，所述液态金属电池组位于所述底板上，在所述液态金属电池组与底板之间设有支撑架。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)本发明的液态金属电池组保温箱及保温系统，采用底部加热方式，不需要在保温箱内部设置加热隔板，电池之间没有阻隔，解放了保温系统内部空间，大大增强热空气对流，减小了电池组温差，提升了电池温度的一致性。同时，设计从侧开口模式，方便系统启动前放入电池、电池服役后更换电池，也有利于后续大规模电池成组的堆垛、连接。
(2)作为优选，保温箱为长方体，相比现有技术中的圆柱体能够减小保温箱在纵向上的高度差，解决了电池上部与电池下部由于热空气密度小而存在的较大温差问题。
(3)作为优选，设置在底板长边上的两个侧板与盖板可拆卸连接，形成两侧开口模式，方便启动前放入电池、电池服役后更换电池。
(4)作为优选，液态金属电池组为单层双排结构，方便电池组管理和取放。
(5)作为优选，在盖板上开有让位槽，供所述单体电池的电极穿出，使电极及设置在电极上的引出线处于保温箱的外部，解决了现有技术中电极及电极引出线一直处于保温箱的高温状态中，容易损耗电池的问题，能够延长电池的寿命。同时，也便于通过外接设备连接电极对电池的状态进行监测，有效提高了电池组管理效率与电池服役更换的便捷度。
(6)作为优选，在侧板上开有观察槽，便于直接观察液态金属电池组的状态。
(7)作为优选，密封件的末端为凹弧状，凹弧与单体电池的电极相适配，使整个保温箱形成一个密闭的腔室，保证整个保温箱的保温性能。
(8)当需要大规模电池成组使用是，可以将保温箱直接堆垛放置而不影响电池的取放、状态监测及服役后更换管理等。
总而言之，本发明的液态金属电池组保温箱及保温系统，能够减小液态金属电池组的温差，提升电池温度一致性；方便系统启动前放入电池、电池服役后更换电池，也利于后续大规模电池成组的堆垛、连接。
附图说明
图1为本发明实施例提供的液态金属电池组保温系统的立体分解图。
图2为本发明实施例提供的多块加热板依次拼接后的示意图。
图3为本发明实施例提供的侧板结构示意图。
图4为本发明实例提供的液态金属电池组保温系统的剖面图。
图5为本发明实例提供的液态金属电池组的示意图。
图6为盖板上的条形栓槽的示意图。
图7为可拆卸侧板上的条形栓槽的示意图。
图8为本发明实施例中液态金属电池组的温度变化曲线图及最大温差变化曲线图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
110-液态金属电池，120-支撑架，200-底板，210-多块加热板，300-多块侧板，400-盖板，420-不锈钢骨架，510-可拆卸侧板，520-条形栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实施例中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供的一种液态金属电池组保温箱，主要包括：包括底板200、多块侧板300和盖板400，多块侧板的一端设置在底板200上，盖板400设置在侧板的另一端，并与底板200相对设置，并且多块侧板300中，至少有一块侧板分别与底板和盖板可拆卸连接，底板上设置有加热电阻丝，用于对底板200进行加热。
本发明的液态金属电池组保温箱，在侧面可以打开，方便启动电池组前打开保温箱放入电池，或电池服役后更换电池，同时由于打开在侧面，也有利于后续大规模电池成组的堆垛、连接。
作为优选，多块侧板为四块。
进一步作为优选，本实施例中的底板200为长方形，底板200、四块侧板300及盖板400之间依次拼接，使整个保温箱为长方体腔，减小保温箱在纵向上的高度差，解决了上层电池与底层电池(或电池上部与电池下部)由于热空气密度小而存在的较大温差问题。
进一步作为优选，设置在底板200长边上的两个侧板与盖板可拆卸连接，在本实施例的附图1中，为可拆卸侧板510。且在各个板的拼接处有相互适配的凹槽和凸起，通过凹槽和凸起相互配合，依次拼接成长方体腔。
作为优选，加热电阻丝放置在多块加热板210内，多块加热板210依次拼接后放置在底板200上。具体的，多块加热板210的拼接处依次有交替出现的凹槽和凸起，多块加热板通过凹槽和凸起相互适配，依次拼接在一起。
作为优选，在盖板400上设置有不锈钢骨架420，用于防止保温箱内部升降温时产生变形，支撑盖板400。具体的不锈钢骨架420镶嵌在盖板400上。
作为优选，底板200、多块侧板300和盖板400均采用多晶莫来石与纳米微孔绝热板粘合而成的双层保温板，用于提升整个保温箱的保温性能。
基于上述的液态金属电池组保温箱，本发明还提供了一种液态金属电池组保温系统，主要包括：上述的保温箱以及液态金属电池组，液态金属电池组容纳于上述保温箱内，液态金属电池组包括多个单体电池110，多个单体电池之间电连接；每个单体电池的中心设有封接电极，每个封接电极上焊接有电极引出线，用于多个单体电池之间的串并联连接。
具体的，液态金属电池组位于底板200上，当保温箱内的温度低于设定的温度时，通过底板200上加热电阻丝对液态金属电池组进行加热。作为优选，在液态金属电池组与底板200之间设有支撑架120，避免电池组和底板200直接接触时因底板200温度过高损耗电池组。其中，电池组中的每个单体电池均放置在一个支撑架120上，支撑架120放置在底板200上。具体的，支撑架120放置在多块加热板210上。
作为优选，液态金属电池组为单层双排结构，方便电池组管理和取放。
作为优选，在盖板上开有让位槽或洞，供单体电池的电极及电极引出线穿出到盖板外侧，使电极及电极引出线处于保温箱的外部，解决了现有技术中电极及电极引出线一直处于保温箱的高温状态中，容易损耗电池的问题，能够延长电池的寿命。
在侧板上开有观察槽，用于观察液态金属电池组的状态；进一步地，观察槽的数量与单体电池的数量一致，便于观察每一个单体电池的数量；同时，还设有与观察槽适配的密封件，用于对观察槽进行密封。
本实施例中，盖板上的让位槽为凹字型条形栓槽，观察槽开设在侧板上边缘处并与条形栓槽的位置对应，与观察槽相适配的密封件为条形栓520，条形栓520穿过该观察槽，密封观察槽的同时，密封盖板上的条形栓槽；单体电池的电极从条形栓槽的底部穿出，条形栓520的末端设有与电极相适配的凹弧，条形栓520穿进观察槽中，且末端与穿出的电极侧面适配接触，使整个保温箱为密封的腔体，保证整个保温箱的保温性能。同时，本实施例的这种设计，还便于两个可拆卸侧板510的打开或拆除，使电池组易于取放。当然，在其它实施例中，可以通过在侧板上安装把手等部件对可拆卸侧板进行打开或拆除。
进一步地，本发明的保温箱部分侧板可以打开的设计，使得本发明设计的保温系统能够进行多个保温箱的堆叠，而不会存在电池取放困难的技术难题；同时，在底部设置加热电阻式加热的方式，能够最大限度减小液态金属电池组中各电池单体之间的温差。
进一步地，本发明的液态金属电池组保温系统还包括加热控制机构，加热控制机构包括设置在保温系统内部的感应器以及与感应器电连接的控制器。感应器用于检测保温系统内空气温度，控制器用于控制底板200上加热电阻丝对液态金属电池组进行加热。当保温箱内的温度低于设定的温度时，感应器发送信号至控制器，控制器控制底板200上加热电阻丝对液态金属电池组进行加热。当保温箱内的温度达到或者高于设定的温度时，控制器控制底板200上加热电阻丝停止对液态金属电池组加热。具体步骤如下：
步骤S1、采集液态金属电池组当前的温度，作为第一温度信号，并预设保温箱所需的预设温度值，本实施例中，该预设温度值为500℃；
步骤S2、将第一温度信号与预设温度值比较，并记第一温度信号低于预设温度值时为状态A；第一温度信号高于预设温度值时为状态B；
步骤S3、感应器实时采集液态金属电池组当前的温度，当液态金属电池组处于状态A时，控制器控制底板200上加热电阻丝持续工作；当液态金属电池组处于状态B时，则控制器控制底板200上加热电阻丝停止工作。
本实施例中，采用四块侧板，底板200为长方形，且设置在底板200长边上的两个侧板与盖板可拆卸连接，各板相互拼接形成长方体保温腔。液态金属电池组，包括8个液态金属电池110和8个支撑架120，底板200上放置的四块依次拼接的加热板210，每块加热板上放置两个液态金属电池。如图8所示，通过仿真可以看出，液态金属电池组启动3小时后，各单体最大温差可降至10℃以内。也即是说，本发明的液态金属电池组保温箱及保温系统较好的实现了减小液态金属电池组的温差，提升电池温度一致性的技术目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液态金属电池组保温箱，其特征在于，包括：底板(200)、多块侧板(300)和盖板(400)，所述多块侧板(300)的一端设置在所述底板(200)上，所述盖板(400)设置在所述多块侧板(300)的另一端，并与所述底板(200)相对设置；所述底板(200)上设置有加热电阻丝；所述多块侧板(300)中，至少有一块侧板分别与所述底板(200)和盖板(400)可拆卸连接；
所述底板(200)为长方形，且设置在所述底板(200)长边上的两个侧板与盖板(400)可拆卸连接；
所述盖板(400)上开设有让位槽，与所述盖板(400)可拆卸连接的两个侧板上开设有观察槽，所述让位槽为凹字型条形栓槽，所述观察槽开设在侧板上边缘处并与所述条形栓槽的位置对应；还设有与所述观察槽相适配的条形栓(520)作为密封件，所述条形栓(520)穿过所述观察槽，密封所述观察槽的同时，密封所述条形栓槽。
2.根据权利要求1所述的保温箱，其特征在于，所述盖板(400)上设置有不锈钢骨架(420)。
3.根据权利要求1所述的保温箱，其特征在于，所述底板(200)、多块侧板(300)和盖板(400)均为多晶莫来石与纳米微孔绝热板粘合而成的双层保温板。
4.一种液态金属电池组保温系统，其特征在于，包括液态金属电池组及权利要求1-3任意一项所述的保温箱，所述液态金属电池组容纳于所述保温箱内；所述液态金属电池组包括多个单体电池，所述多个单体电池之间电连接。
5.根据权利要求4所述的保温系统，其特征在于，所述液态金属电池组为单层双排结构。
6.根据权利要求5所述的保温系统，其特征在于，所述单体电池的电极穿出所述让位槽。
7.根据权利要求4所述的保温系统，其特征在于，所述密封件的末端为凹弧状，所述凹弧与单体电池的电极相适配。
8.根据权利要求7所述的保温系统，其特征在于，所述液态金属电池组位于所述底板(200)上，在所述液态金属电池组与底板(200)之间设有支撑架(120)。
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