CN207818841U - 一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，包括电池、电池PACK、绝缘片、固定架、电池极片、温度传感器、电池包绝缘导热片、电池包壳体、BMS，所述固定架由导热泡沫加工而成；所述固定架内嵌设有用于安装所述电池的电池孔；所述固定架前后端面相对设有由外到内依次相连的所述电池包壳体、所述绝缘片、所述电池PACK、所述电池极片；所述固定架顶部及底部还相对设有所述电池包壳体；所述固定架侧壁周向贴合设有所述电池包绝缘导热片；所述固定架中填充有三元复合材料PCM；利用三元复合材料相变过程中潜热值高的特性，有效控制电池的工作温度并降低各电芯间的温差，利用自然散热作为二次散热手段，实现对电池包最佳工作性能的热管理技术。
Description
技术领域
本发明属于电力储能技术领域，尤其涉及一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统。
背景技术
目前，随着储能行业的蓬勃发展，锂离子电池也被大量的应用，但是影响锂离子电池性能的温升、温差等问题制约了行业的发展。通常，在温度低于约-10℃时，锂离子电池的能量和功率都大大减小；在较高的温度如温度高于约45℃时，电池寿命明显下降。
现今电池包系统在热处理上一般采用强制风冷或者液体冷却，但是该类系统由于需要一些如风机、泵、换热器、加热器、管线以及其它一些附件而使得结构过于庞大复杂同时它也消耗电池能量、降低了电池的功率密度和能量密度。基于上述问题，本发明提供了一种基于相变复合材料的储能电池包系统，利用相变复合材料的电池包能在没有或少用主动冷却组件情况下控制温升并维持温度均匀性。因此，能够降低储能系统的重量，降低储能系统的成本，提高在不同的安装及气象环境下的加热和冷却能力。
发明内容
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，该装置通过将电池置于含有三元复合相变材料的固定架内，利用三元复合相变材料相变过程中潜热值高的特性，对电池包进行最佳工作的热管理技术，实现对电池工作温度以及电芯之间温差的有效控制，且利用自然散热作为二次散热手段，能够更有效的控制电池的工作温度并降低各电芯间的温差。
本实用新型是通过以下技术方案予以实现的。
一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，包括电池、电池PACK、绝缘片、固定架、电池极片、温度传感器、电池包绝缘导热片、电池包壳体、BMS，所述固定架由导热泡沫加工而成；所述固定架内嵌设有用于安装所述电池的电池孔；所述固定架前端和后端分别设有依次相连的所述电池包壳体、所述绝缘片、所述电池PACK、所述电池极片，所述电池孔的两端分别连有所述电池极片；所述固定架顶部及底部还相对设有所述电池包壳体；所述固定架侧壁周向贴合设有所述电池包绝缘导热片。
所述电池包使用高导热率的铝合金翅片制作而成；所述电池包外部设有电池包壳体，可用于保护电池、固定电池包及安装BMS；所述电池包绝缘导热片与所述含有相变复合材料的电池固定架贴合，可对电池包内部的热量进行二次降温，通过自然散热来降低电池包的整体温度；所述绝缘片用来隔离电池包内部带电体与电池包壳体，以防发生电流泄露；所述电池PACK由ABS塑料制成，用来固定电池两端；所述电池极片是用来将单个电池串联或并联以达到实际需求的电压及电流；所述电池包括但不限于目前储能产业常用的锂离子电池，用来储存电能为用户提供充足的能量；所述电池包绝缘导热片用来电隔离填充有膨胀石墨与三元复合材料的固定架与电池包壳体，并将热量传导给电池包壳体，以便电池保壳体进行有效的降温散热。
所述BMS为电池管理系统，用来对电池的各种参数进行检测管理。
优选的，所述固定架中填充有三元复合材料PCM；所述三元复合材料PCM由石蜡、膨胀石墨和泡沫铜制备得到。
本实用新型还提供所述的三元复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)称量：分别称取一定质量的膨胀石墨粉末和固体石蜡按1：9的比例进行混合，并将混合物至于水浴中加热到石蜡的熔点，加热搅拌1h；
2)超声分散：将所得溶液置于水浴中，水浴温度设置为石蜡的熔点，并超声分散10min；
3)冷却静置：将所得溶液置于室温下自然冷却得到固体混合物；
4)真空灌注：将一定规格的泡沫铜置于灌注箱中，并用加热棒对灌注箱进行加热，加热温度为石蜡的熔点，并用真空泵对灌注箱抽真空，设定真空度≤10.0Pa。将步骤3)制得的固体混合物加热到石蜡的熔点，将固体混合物彻底融化后，从灌注箱的灌注孔中通入液体混合物。
5)冷却静置：待灌注箱中的液体混合物充分受压灌注在泡沫铜后，冷却静置最终制得以石蜡、膨胀石墨和泡沫铜为储能散热介质的复合相变材料。
所述三元复合材料PCM可根据电池工作所需温度调节复合材料的成分比例，利用三元复合相变材料相变过程中的潜热值高的特性，使其满足当电池温度稍高于正常温度40℃左右时，能够实现从固态向液态的吸热相变，从而均衡降低电池温度，对电池包进行最佳工作的热管理。
优选的，所述导热泡沫包括但不限于泡沫铜、泡沫铝。
优选的，所述温度传感器置于所述固定架中。
优选的，所述电池极片包括正负极铜镍复合片及正负极串联镍片。
优选的，所述绝缘片包含固定架与电池包壳体之间的绝缘材料及正负极之间的绝缘材料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本新型储能电池包系统结构简单合理，采用三元复合材料相变过程中潜热值高的特性，可根据电池工作所需温度调节复合材料的成分比例，实现对电池工作温度以及电芯之间温差的有效控制，且利用自然散热作为二次散热手段，能够更有效的控制电池的工作温度并降低各电芯间的温差，实现对电池包最佳工作性能的热管理技术，使用稳定性好且适用性强，实用性好，应用范围广泛。
附图说明
图1为本实用新型一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统的结构示意图。
图2是本实用新型电池包系统自然冷却和相变材料辅助散热时电池温度对比曲线图。
图中：10、电池包壳体；20、绝缘片；30、电池PACK；40、电池极片；50、电池；60、电池包绝缘导热片；70、固定架；80、BMS。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，包括电池50、电池PACK30、绝缘片20、固定架70、电池极片40、温度传感器、电池包绝缘导热片60、电池包壳体10、BMS80，所述固定架70由导热泡沫加工而成；所述固定架70内嵌设有用于安装所述电池50的电池孔；所述固定架70的前后端面相对设有依次相连的所述电池包壳体10、所述绝缘片20、所述电池PACK 30、所述电池极片40，所述电池孔的两端分别连有所述电池极片40；所述固定架70顶部及底部还相对设有所述电池包壳体10；所述固定架70侧壁周向贴合设有所述电池包绝缘导热片60。
具体的，所述导热泡沫包括但不限于泡沫铜、泡沫铝；
具体的，所述温度传感器置于所述固定架中；
具体的，所述电池极片40包括正负极铜镍复合片及正负极串联镍片电池极片，用来将单个电池或串联或并联以达到实际需求的电压及电流；
具体的，所述绝缘片20包含固定架与电池包壳体之间的绝缘材料及正负极之间的绝缘材料，用来隔离电池包内部带电体与电池包壳体，以防发生电流泄露；
具体的，电池PACK 30为ABS塑料制成，用来固定电池两端；
具体的，电池50为锂离子电池，用来储存电能为用户需要的时候提供充足的能量。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在与所述固定架中填充有三元复合材料PCM；所述三元复合材料PCM由石蜡、膨胀石墨和泡沫铜制备得到。
采用所述的三元复合材料相变过程中潜热值高的特性，根据电池工作所需温度调节复合材料的成分比例，实现对电池工作温度以及电芯之间温差的有效控制，且利用自然散热作为二次散热手段，能够更有效的控制电池的工作温度并降低各电芯间的温差，实现对电池包最佳工作性能的热管理技术
所述三元复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)称量：分别称取一定质量的膨胀石墨粉末和固体石蜡按1：9的比例进行混合，并将混合物至于水浴中加热到石蜡的熔点，加热搅拌1h；
2)超声分散：将所得溶液置于水浴中，水浴温度设置为石蜡的熔点，并超声分散10min；
3)冷却静置：将所得溶液置于室温下自然冷却得到固体混合物；
4)真空灌注：将一定规格的泡沫铜置于灌注箱中，并用加热棒对灌注箱进行加热，加热温度为石蜡的熔点，并用真空泵对灌注箱抽真空，设定真空度≤10.0Pa。将步骤3)制得的固体混合物加热到石蜡的熔点，将固体混合物彻底融化后，从灌注箱的灌注孔中通入液体混合物。
5)冷却静置：待灌注箱中的液体混合物充分受压灌注在泡沫铜后，冷却静置最终制得以石蜡、膨胀石墨和泡沫铜为储能散热介质的复合相变材料。
应用例
对本电池模组散热设计进行电池放电散热测试，对电池模组进行2C放电至电池截至电压后静置1h，测试电池模组中某节单体电池的正极表面温度，通过自然冷却和相变材料辅助散热的电池包系统的电池温度对比曲线如图2所示。
结果表明：在放电过程中，电池模组的温度随着放电过程不断上升。如图2虚线所示采用自然冷却的电池模组的温度大致呈现线性上升趋势，如图2实线所示采用相变材料辅助散热的电池模组，在放电过程的后半阶段，电池温度上升趋势放缓；在放电结束时，自然冷却的电池模组比相变材料的电池模组温度高大约8℃；在静置冷却过程，两种散热方式皆呈现下降趋势，采用相变材料辅助冷却的电池模组在整个冷却过程中相对自然冷却方式均保持较低的电池表面温度。试验表明，采用本设计的电池模组在整个放电过程中能有效地辅助散热，保持放电过程中较低的电池温度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，包括电池(50)、电池PACK(30)、绝缘片(20)、固定架(70)、电池极片(40)、温度传感器、电池包绝缘导热片(60)、电池包壳体(10)、BMS(80)，所述固定架(70)由导热泡沫加工而成；所述固定架(70)内嵌设有用于安装所述电池(50)的电池孔；所述固定架(70)的前后端面相对设有依次相连的所述电池包壳体(10)、所述绝缘片(20)、所述电池PACK(30)、所述电池极片(40)，所述电池孔的两端分别连有所述电池极片(40)；所述固定架(70)顶部及底部还相对设有所述电池包壳体(10)；所述固定架(70)侧壁周向贴合设有所述电池包绝缘导热片(60)。
2.根据权利要求1所述的一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，所述固定架(70)中填充有三元复合材料PCM；所述三元复合材料PCM由石蜡、膨胀石墨和泡沫铜制备得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，所述导热泡沫包括但不限于泡沫铜、泡沫铝。
4.根据权利要求1所述的一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，所述温度传感器置于所述固定架(70)中。
5.根据权利要求1所述的一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，所述电池极片(40)包括正负极铜镍复合片及正负极串联镍片。
6.根据权利要求1所述的一种基于相变复合材料散热的储能电池包系统，其特征在于，所述绝缘片(20)包含固定架与电池包壳体之间的绝缘材料及正负极之间的绝缘材料。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109273800A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-25 | 浙江康迪车业有限公司 | 一种新能源汽车电池加热装置 |
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| CN111403847A (zh) * | 2020-03-28 | 2020-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相变材料与u型扁平热管耦合的动力电池极耳散热系统 |
| CN112151905A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 陈鸿文 | 一种高稳定性散热的电池包结构 |
| CN115693002A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 | 电池包以及对电池包进行热管理的方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109273800A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-25 | 浙江康迪车业有限公司 | 一种新能源汽车电池加热装置 |
| CN109273800B (zh) * | 2018-10-12 | 2024-01-09 | 浙江康迪科技集团有限公司 | 一种新能源汽车电池加热装置 |
| CN109860954A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 苏州力神能源科技有限公司 | 一种采用等温度体结构电池组的加热式控温系统 |
| CN109860462A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 苏州力神能源科技有限公司 | 一种电池组用等电位等温体结构 |
| CN112151905A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 陈鸿文 | 一种高稳定性散热的电池包结构 |
| CN111403847A (zh) * | 2020-03-28 | 2020-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相变材料与u型扁平热管耦合的动力电池极耳散热系统 |
| CN111403847B (zh) * | 2020-03-28 | 2022-09-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相变材料与u型扁平热管耦合的动力电池极耳散热系统 |
| CN115693002A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 | 电池包以及对电池包进行热管理的方法 |
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