CN218677329U - 一种液冷储能电芯和电芯组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液冷储能电芯和电芯组，涉及新能源设备领域，包括：壳体，芯包位于所述壳体内，所述壳体上具有冷却通道，所述冷却通道内具有冷却液；防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上，所述防爆阀的一端位于所述冷却通道内，所述防爆阀的另一端位于所述壳体内，本实用新型通过对电芯设计夹层冷却通道，注入冷却液实现电芯四面散热，提高电芯散热效率，减少液冷储能电芯间温度的影响，提高了电池失效时的灭火效果。

Description

一种液冷储能电芯和电芯组

技术领域

本实用新型涉及新能源设备领域，特别涉及一种液冷储能电芯和电芯组。

背景技术

目前储能电芯容量和体积不断增大，电芯容量从50Ah量级做到300Ah及以上量级，电芯尺寸由27×148×91mm做到71×173×207mm，电芯集成时也由原来的多串多并改成多串单并，极大的节约了工艺成本，但同时也引来了电芯发热严重，热均衡投入大以及安全失效威力大、风险大等问题。

当前主要通过插箱风冷，电池簇风冷和插箱底部液冷板液冷管控电芯发热；通过接入水管喷洒的方式对安全失效电芯进行灭火，然而，电芯发热通过风冷难以做到小温差，散热效果相对较差，传统的水冷方式优于风冷，但是电芯大面积放电时传统水冷方式难以控制电芯温度稳定；此外，电芯安全失效时通过喷洒灭火效果不及时，例如，在专利CN206558649U“一种锂离子动力电池组的冷却系统”中就公开了一种锂离子电池的液冷系统，该系统在电池失效起火时只能通过喷洒外部灭火剂进行灭火，但是由于喷洒灭火剂后会对其它电池造成影响，使得损失较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液冷储能电芯和电芯组，提高了锂电池的温度控制效果，增强了锂电池失效时的灭火效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种液冷储能电芯，包括：壳体，芯包位于所述壳体内，所述壳体上具有冷却通道，所述冷却通道内具有冷却液；防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上，所述防爆阀的一端位于所述冷却通道内，所述防爆阀的另一端位于所述壳体内。

进一步地，还包括内壳和外壳，所述芯包位于所述内壳内，所述外壳位于所述内壳的外部，且所述外壳的边缘与所述内壳连接，所述冷却通道为所述外壳与所述内壳围成的封闭空间。

进一步地，所述外壳上设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述冷却通道连通，所述冷却液能够从所述进水口进入所述冷却通道并从所述出水口中排出。

进一步地，所述出水口的竖直高度高于所述进水口的竖直高度。

进一步地，所述内壳具有一个底面和四个侧面，所述外壳的边缘与所述内壳的底面、所述内壳的两个相对的侧面连接，所述冷却通道覆盖所述内壳的底面和两个相对的侧面，所述进水口和所述出水口设于所述外壳上且分别位于所述电芯的两侧。

进一步地，所述内壳具有一个底面和四个侧面，所述外壳与所述内壳的四个侧面连接，所述冷却通道覆盖所述内壳的四个侧面，所述进水口和所述出水口设于所述外壳上且分别位于所述电芯的两侧。

进一步地，所述电芯的正极极柱和负极极柱均不与所述内壳和所述外壳连接。

另一方面还公开了一种液冷储能电芯组，包括液冷储能电芯、进水管和出水管，所述液冷储能电芯的数量为多个，多个所述液冷储能电芯顺序连接，所有所述进水口位于所述电芯组的一侧并与所述进水管连通，所有所述出水口位于所述电芯组的另一侧并与所述出水管连通。

分析可知，本实用新型公开一种液冷储能电芯和电芯组，本实用新型通过对电芯设计夹层冷却通道，注入冷却液实现电芯四面散热，提高电芯散热效率，减少液冷储能电芯间温度的影响，提高了电池失效时的灭火效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1本实用新型一实施例的液冷储能电芯的结构剖视示意图。

图2本实用新型一实施例的液冷储能电芯的内壳和防爆阀的结构示意图。

图3本实用新型一实施例的液冷储能电芯的结构主视示意图。

图4本实用新型一实施例的液冷储能电芯的截面示意图。

图5本实用新型一实施例的液冷储能电芯组的进水侧的结构示意图。

图6本实用新型一实施例的液冷储能电芯组的进水侧的结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；101、内壳；102、外壳；2、正极极柱；3、负极极柱；4、进水口；5、出水口；6、冷却通道；7、连接水管；8、进水管；9、出水管；10、防爆阀。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1-图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种液冷储能电芯，包括：壳体1，芯包位于壳体1内，壳体1上具有冷却通道6，冷却通道6内具有冷却液；防爆阀10，防爆阀10设于壳体1上，防爆阀10的一端位于冷却通道6内，防爆阀10的另一端位于壳体1内。在使用时，通过冷却通道6内的冷却液能够快速的带走电芯的热量，从而显著的降低电芯工作时的温度，在电芯失效时，电芯的内部会产生多种副反应，副反应所产生的气体会把防爆阀10冲开，由于防爆阀10被冲开使冷却通道6内的冷却液进入至电芯中灭火，从而提高了灭火速度。

优选地，还包括内壳101和外壳102，芯包位于内壳101内；外壳102位于内壳101的外部，且外壳102的边缘与内壳101连接，冷却通道6为外壳102与内壳101围成的封闭空间，内壳101与外壳102之间的夹缝形成了冷却通道6，冷却通道6能够贴在内壳101的表面，当冷却液在冷却通道6内流通时能够实现高效散热。

优选地，外壳102上设有进水口4和出水口5，进水口4和出水口5均与冷却通道6连通，冷却液能够从进水口4进入冷却通道6并从出水口5中排出，液冷储能电芯分为两种，第一种为液冷储能电芯的进水口4与正极极柱2在同一侧，液冷储能电芯出水口5与负极极柱3在同一侧，第二种液冷储能电芯的进水口4与负极极柱3在同一侧，出水口5与正极极柱2在同一侧，设计两种液冷储能电芯的目的是为了把液冷储能电芯集成串联后的全部进水口4或出水口5安排在同一侧，减少进水管8和出水管9设置的数量。

优选地，出水口5的竖直高度高于进水口4的竖直高度，出水口5的高度高于进水口4能够使冷却液遍历冷却通道6，从而提高冷却效果。

优选地，内壳101具有一个底面和四个侧面，外壳102的边缘与内壳101的底面、内壳101的两个相对的侧面连接，冷却通道6覆盖内壳101的底面和两个相对的侧面，进水口4和出水口5设于外壳102上且分别位于电芯的两侧，这种情况下冷却通道6能够为电芯的底面和两个侧面散热。

优选地，内壳101具有一个底面和四个侧面，外壳102与内壳101的四个侧面连接，冷却通道6覆盖内壳101的四个侧面，进水口4和出水口5设于外壳102上且分别位于电芯的两侧，冷却通道6包裹电芯的四个面，在电芯的顶部和底部没有冷却通道6，即液冷储能电芯热管理可以通过四个面同时进行，液冷储能电芯集成时两种不同的液冷储能电芯交替使得液冷储能电芯的进水口4和出水口5分别分布在电芯的两侧，液冷储能电芯使用时一般设置在插箱内，在插箱内的液冷储能电芯的进水口4侧仅有进水管8，在插箱内电芯出水口5仅有插箱出水口5。其中，插箱进水管8和插箱出水管9，可以与插箱集成，也可以集成在电池簇上，还可以与储能电池箱集成在一起。

优选地，电芯的正极极柱2和负极极柱3均不与内壳101和外壳102连接，冷却液在冷却通道6内流动时，不会因为绝缘原因对电池的正常使用造成影响。

如图5-图6所示，本实用新型还提供了一种液冷储能电芯组，包括上述的液冷储能电芯、进水管8和出水管9，液冷储能电芯的数量为多个，多个液冷储能电芯顺序连接，所有进水口4位于电芯组的一侧并与进水管8连通，所有出水口5位于电芯组的另一侧并与出水管9连通，进水管8负责进水口4的供水，出水管9能够接受出水口5的排水，在实际使用时每个进水口4均通过一个连接水管7与进水管8连接，每个出水口5均通过一个连接水管7与出水管9连接。

本实用新型在常规工况下，能够进行电芯的精细热管理，水从集装箱的大水管进入进水管8再进入到进水口4经过冷却通道6流到电芯出水口5，再从电芯出水口5进到插箱出水口5，最后进入集装箱大水管。失效工况下，进行及时灭火实现无热扩散，电芯失效不严重时高效的水冷会带走大部分热量，可以抑制失效的蔓延时间；当失效爆发时，内壳101会出现熔融，这时冷却通道6中的水可以通过熔洞进入电芯的内部，并注满及时浇灭电芯，防止热扩散。

在实际使用中，本实用新型可以采用水作为冷却液，通过自带冷却通道6的两种液冷储能电芯实现电芯使用过程中的精细热管理和电芯失效无热扩散管理目的。并且使用时同一电芯组的多个液冷储能电芯的冷却通道6呈并联式，进水管8之间是并联式，出水管9是并联式，集装箱的大水管的进水管8和出水管9互不连接。主体结构采用灭火型可溶性材料，同时配置一个储液池即可以防止环境污染和避免可溶性材料浪费。

与现有技术相比，本实用新型通过对电芯设计夹层冷却通道6，注入冷却液实现电芯四面散热，提高电芯散热效率。通过设计两种不同的液冷储能电芯，使得电芯集成后进水口4全部分布在一侧，进水口4全部分布在另一侧，减少了进口管和出水管9的数量，节约成本。将多个液冷储能电芯组装成电芯组后，所有的进水口4位于一侧，所有的出水口5位于另一侧，接入进水管8和出水管9后，使得同一个电芯组内的所有液冷储能电芯的冷却通道6形成并联，减少液冷储能电芯间温度的影响，即所有电冷却通道6中的水处于同一温度，并且灭火后的水直接排入出水管9，而不会因为水流灭火后带出的异物堵塞电芯流道。此外，由于防爆阀10设置在冷却通道6内，电芯在失效时能够将防爆阀10冲开，使冷却通道6内的冷却液进入至电芯中，从而提高灭火效果，使用时采用水作为液冷剂可以降低成本，在电芯失效灭火时不会引入易燃物。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液冷储能电芯，其特征在于，包括：

壳体(1)，芯包位于所述壳体(1)内，所述壳体(1)上具有冷却通道(6)，所述冷却通道(6)内具有冷却液；

防爆阀(10)，所述防爆阀(10)设于所述壳体(1)上，所述防爆阀(10)的一端位于所述冷却通道(6)内，所述防爆阀(10)的另一端位于所述壳体(1)内。

2.根据权利要求1所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，还包括内壳(101)和外壳(102)，所述芯包位于所述内壳(101)内，所述外壳(102)位于所述内壳(101)的外部，且所述外壳(102)的边缘与所述内壳(101)连接，所述冷却通道(6)为所述外壳(102)与所述内壳(101)围成的封闭空间。

3.根据权利要求2所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，所述外壳(102)上设有进水口(4)和出水口(5)，所述进水口(4)和所述出水口(5)均与所述冷却通道(6)连通，所述冷却液能够从所述进水口(4)进入所述冷却通道(6)并从所述出水口(5)中排出。

4.根据权利要求3所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，所述出水口(5)的竖直高度高于所述进水口(4)的竖直高度。

5.根据权利要求3所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，所述内壳(101)具有一个底面和四个侧面，所述外壳(102)的边缘与所述内壳(101)的底面、所述内壳(101)的两个相对的侧面连接，所述冷却通道(6)覆盖所述内壳(101)的底面和两个相对的侧面，所述进水口(4)和所述出水口(5)设于所述外壳(102)上且分别位于所述电芯的两侧。

6.根据权利要求3所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，所述内壳(101)具有一个底面和四个侧面，所述外壳(102)与所述内壳(101)的四个侧面连接，所述冷却通道(6)覆盖所述内壳(101)的四个侧面，所述进水口(4)和所述出水口(5)设于所述外壳(102)上且分别位于所述电芯的两侧。

7.根据权利要求2所述的一种液冷储能电芯，其特征在于，所述电芯的正极极柱(2)和负极极柱(3)均不与所述内壳(101)和所述外壳(102)连接。

8.一种液冷储能电芯组，其特征在于，包括权利要求3-7任一条所述的液冷储能电芯、进水管(8)和出水管(9)，所述液冷储能电芯的数量为多个，多个所述液冷储能电芯顺序连接，所有所述进水口(4)位于所述电芯组的一侧并与所述进水管(8)连通，所有所述出水口(5)位于所述电芯组的另一侧并与所述出水管(9)连通。

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