WO2025001083A1 - 储能装置和用电设备 - Google Patents

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Definitions

  • the present application relates to the field of energy storage technology, and in particular to an energy storage device and an electrical equipment.
  • the electrode assembly In existing energy storage devices (such as single cells), the electrode assembly is usually immersed in electrolyte to ensure the normal use of the energy storage device.
  • the electrolyte level drops, which may cause part of the electrode assembly in the energy storage device to be unable to be immersed in the electrolyte, affecting the performance of the electrode assembly, thereby shortening the service life of the energy storage device.
  • the present application provides an energy storage device and electrical equipment, which can ensure that the electrode components of the energy storage device are all immersed in the electrolyte, thereby avoiding the performance of the electrode components from being affected, and helping to extend the service life of the energy storage device.
  • the present application provides an energy storage device.
  • the energy storage device includes an electrode assembly and a shell assembly, the shell assembly includes a shell and a reflux rehydration pipeline, the reflux rehydration pipeline and the electrode assembly are both installed inside the shell, the reflux rehydration pipeline is located between the electrode assembly and the shell, the reflux rehydration pipeline includes an inlet pipe and an outlet pipe, the inlet pipe is located on one side of the electrode assembly, and the inlet pipe is connected to the inside of the shell, the outlet pipe is fixedly installed on the inlet pipe and is connected to the inlet pipe, the outlet pipe is provided with a plurality of outlet holes, the plurality of outlet holes are arranged in sequence, each outlet hole penetrates a tube wall on one side of the outlet pipe along the thickness direction of the outlet pipe, and the opening of each outlet hole faces the electrode assembly of the energy storage device.
  • the present application further provides an electrical device, comprising an energy storage device as described in any one of the above items, wherein the energy storage device supplies power to the electrical device.
  • a reflux replenishment pipe is provided and the pressure difference between the inside and outside of the liquid inlet pipe of the reflux replenishment pipe is utilized so that the electrolyte can flow from the liquid inlet pipe into the liquid outlet pipe and flow out through the multiple liquid outlet holes of the liquid outlet pipe, thereby making it possible to drip the electrolyte onto the surface of the electrode assembly so that the electrode assembly can be soaked in the electrolyte, thereby ensuring that the electrode assembly can be soaked in the electrolyte all the time, avoiding affecting the performance of the electrode assembly and extending the service life of the energy storage device.
  • FIG6 is a schematic diagram of the structure of the liquid inlet pipe in the reflux liquid replenishment pipeline shown in FIG4;

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Abstract

本申请提供一种储能装置和用电设备，能够保证储能装置的电极组件均浸润到电解液，从而可以避免电极组件的性能受到影响，有助于延长储能装置的使用寿命。储能装置包括电极组件和壳体组件，壳体组件包括壳体和回流补液管道，回流补液管道和电极组件均安装于壳体的内部，回流补液管道位于电极组件和壳体之间，回流补液管道包括进液管和出液管，进液管位于电极组件的一侧，且进液管与壳体的内部连通，出液管固定安装于进液管，且与进液管连通，出液管设有多个出液孔，多个出液孔依次间隔排布，每一出液孔均沿出液管的厚度方向贯穿出液管的一侧管壁，每一出液孔的开口均朝向储能装置的电极组件。

Description

储能装置和用电设备
本申请要求于2023年06月30日提交中国专利局、申请号为2023107981002、申请名称为“储能装置和用电设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能装置和用电设备。
背景技术
现有的储能装置(如单体电池)中，通常是将电极组件浸泡于电解液中，以保证储能装置的正常使用。然而，当储能装置平躺放置时，随着电解液在充放电过程中的减少，电解液的液面降低，可能导致储能装置中的电极组件的部分无法浸泡在电解液中，影响了电极组件的性能，从而缩短了储能装置的使用寿命。
发明内容
本申请提供一种储能装置和用电设备，能够保证储能装置的电极组件均浸润到电解液，从而可以避免电极组件的性能受到影响，有助于延长储能装置的使用寿命。
第一方面，本申请提供一种储能装置。所述储能装置包括电极组件和壳体组件，所述壳体组件包括壳体和回流补液管道，所述回流补液管道和所述电极组件均安装于所述壳体的内部，所述回流补液管道位于所述电极组件和所述壳体之间，所述回流补液管道包括进液管和出液管，所述进液管位于所述电极组件的一侧，且所述进液管与所述壳体的内部连通，所述出液管固定安装于所述进液管，且与所述进液管连通，所述出液管设有多个出液孔，多个所述出液孔依次间隔排布，每一所述出液孔均沿所述出液管的厚度方向贯穿所述出液管的一侧管壁，每一所述出液孔的开口均朝向所述储能装置的电极组件。
第二方面，本申请还提供一种用电设备，包括如上任一项所述的储能装置，所述储能装置为所述用电设备供电。
本申请所提供的储能装置中，通过设置回流补液管道，利用回流补液管道的进液管的内外气压差，使电解液能够由进液管流入出液管，且通过出液管的多个出液孔流出，从而可以实现将电解液滴至电极组件的表面，以使电极组件能够浸润到电解液，进而保证电极组件能够一直浸润到电解液，避免电极组件的性能受到影响，延长储能装置的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的储能系统的应用场景图；
图2是图1所示储能系统中储能装置的结构示意图；
图3是图2所示储能装置的分解结构示意图；
图4是图2所示储能装置中壳体组件的回流补液管道和绝缘膜组装后的结构示意图；
图5是图4所示壳体组件中回流补液管道与绝缘膜组装的透视图；
图6是图4所示回流补液管道中进液管的结构示意图；
图7是图4所示回流补液管道中出液管的结构示意图。
图中各附图标记对应的名称为：
用户负载300，电能转换装置200，储能装置100，壳体组件110，电极组件120，端盖组件130，壳体110a，回流补液管道110b，绝缘膜110c，开孔111，收容腔112，第一电极组件120a，第二电极组件120b，放置面114，外观面115，进液管11，出液管12，出液孔123，第一部分121，第二部分122，安装孔113。
具体实施方式
由于人们所需要的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另外一种能量形式存储起来，再基于未来应用需要以特定的能量形式释放出来。众所周知，要实现碳中和的大目标，目前主要通过绿色能源替代化石能源，达到产生绿色电能的目的。
目前的绿色能源主要包括光能、风能、水势等，而光能和风能等普遍存在间歇性强、波动性大的问题，会造成绿色电网的电压不稳定(用电高峰时电不够，用电低谷时电太多)，而不稳定的电压会对电力造成损害，因此可能因为用电需求不足或电网接纳能力不足，引发“弃风弃光”问题。
而要解决用电需求不足或电网接纳能力不足的问题，就必须依赖储能装置。即通过储能装置将电能通过物理或者化学的手段转化为其他形式的能量存储起来，需要的时候再将储能装置存储的能量转化为电能释放出来，简单来说，储能装置就类似一个大型“充电宝”，在光能、风能充足时，将电能储存起来，需要时再释放存储的电能。
目前的储能(即能量存储)应用场景较为广泛，包括发电侧储能、电网侧储能、可再生能源并网储能以及用户侧储能等方面，对应的储能装置的种类包括有：
(1)应用在电网侧储能场景的大型储能集装箱，其可作为电网中优质的有功无功调节电源，实现电能在时间和空间上的负荷匹配，增强可再生能源消纳能力，并在电网系统备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大；
(2)应用在用户侧的工商业储能场景(银行、商场等)的中小型储能电柜以及应用在用户侧的家庭储能场景的户用小型储能箱，主要运行模式为“削峰填谷”。由于根据用电量需求在峰谷位置的电费存在较大的价格差异，用户有储能设备后，为了减少成本，通常在电价低谷期，对储能柜/箱进行充电处理；电价高峰期，再将储能设备中的电放出来进行使用，以达到节省电费的目的。另外，在边远地区，以及地震、飓风等自然灾害高发的地区，家用储能装置的存在，相当于用户为自己和电网提供了备用电源，免除由于灾害或其他原因导致的频繁断电带来的不便。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种储能系统的应用场景图。
以用户侧储能中的家用储能场景为例进行说明，图1示出了一种户用储能系统，该户用储能系统包括储能装置100和电能转换装置200(比如光伏板)，以及用户负载300(比如路灯、家用电器等)，储能装置100为一小型储能箱，可通过壁挂方式安装于室外墙壁。具体的，电能转换装置200可以在电价低谷时期将太阳能转换为电能，并通过储能装置100进行存储，进而在电价高峰时供给用户负载300进行使用，或者在电网断电/停电时供给用户负载300进行使用。
而结合上述所述的通过物理或者电化学的手段进行能量存储的情况，以电化学储能为例，储能装置100包括至少一组化学电池，利用化学电池内的化学元素做储能介质，以通过储能 介质的化学反应或者变化实现充放电的过程。简单来说就是把光能、风能产生的电能通过储能介质的化学反应或者变化存在至少一组化学电池中，在外部电能的使用达到高峰时再通过储能介质的化学反应或者变化将至少一组化学电池存储的电量释放出来使用，或者转移给电量紧缺的地方再使用。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请实施方式提供了一种储能装置100，该储能装置100可以是但不限于单体电池(二次电池)，以及由单体电池构成的电池模组、电池包、电池系统等。对于单体电池，其可以为锂离子电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池等，单体电池可呈圆柱体、扁平体、长方体等，本申请实施方式对此不做限定。
接下来以储能装置100为方形单体电池为例，对储能装置100进行详细解释。
请结合参阅图2和图3，图2是图1所示储能系统中储能装置100的结构示意图，图3是图2所示储能装置100的分解结构示意图。其中，为了便于描述，定义储能装置100的长度方向为X轴方向，储能装置100的宽度方向为Y轴方向，储能装置100的厚度方向为Z轴方向，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向两两相互垂直。
储能装置100包括壳体组件110、电极组件120和端盖组件130，电极组件120和端盖组件130均安装于壳体组件110。其中，壳体组件110包括壳体110a、回流补液管道110b和绝缘膜110c，回流补液管道110b和绝缘膜110c均安装于壳体110a的内部。具体的，壳体110a包括放置面114与外观面115。沿储能装置100的厚度方向(图示Z轴方向)上，外观面115与放置面114相背设置。壳体110a还具有开孔111和收容腔112，收容腔112与开孔111连通。具体的，回流补液管道110b和绝缘膜110c均收容于收容腔112。此外，收容腔112还用于收容电解液。
电极组件120收容于收容腔112，且电极组件120的至少部分浸泡于电解液中。可以理解的是，电极组件120具有隔膜(图未示)，隔膜可以利用毛细作用吸收电解液，以使电解液可以浸润电极组件120。示例性的，电极组件120为卷绕式电极组件。具体的，电极组件120安装于回流补液管道110b和绝缘膜110c的内侧。换言之，回流补液管道110b和绝缘膜110c位于电极组件120与壳体110a之间。本实施例中，电极组件120有两个。两个电极组件120分别为第一电极组件120a和第二电极组件120b。第一电极组件120a与第二电极组件120b电连接，且第一电极组件120a设于第二电极组件120b的顶侧。在其他一些实施例中，电极组件120的数量也可以为一个，本申请对此不做严格限制。
本实施例中，端盖组件130安装于壳体110a的长度方向(图示Y轴方向)上的一侧，且封闭开孔111。端盖组件130与电极组件120电连接。端盖组件130设有放置标识130a。放置标识130a设于端盖组件130靠近放置面114的一侧。放置标识130a可用于识别储能装置100的放置面114，当储能装置100平躺放置时，可以保证回流补液管道110b的进液管11浸没于电解液中。
需要说明的是，本申请中涉及的“顶”和“底”等方位用词，是参考附图1所示的方位进行的描述，以朝向Z轴正方向为“顶”，以朝向Z轴负方向为“底”，其并不是指示或暗指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。
请参阅图4至图6，图4是图2所示储能装置100中壳体组件110的回流补液管道110b和绝缘膜110c组装后的结构示意图，图5是图4所示壳体组件110中回流补液管道110b与 绝缘膜110c组装的透视图，图6是图4所示回流补液管道110b中进液管11的结构示意图。
本实施例中，绝缘膜110c设于壳体110a的内侧。其中，绝缘膜110c朝向端盖组件130的一侧设有开口(图未标)，电极组件120和回流补液管道110b均设于绝缘膜110c的内部，且回流补液管道110b位于电极组件120和绝缘膜110c之间。本实施例中，绝缘膜110c为麦拉(mylar)膜。示例性的，可以采用超声波热熔固定绝缘膜110c与回流补液管道110b。绝缘膜110c既可以用于防止电极组件120直接与壳体110a接触而造成电极组件120短路，也可以避免回流补液管道110b和电极组件120在安装至壳体110a的过程中被刮伤。
本实施例中，回流补液管道110b用于吸收电解液，且使电解液回流至电极组件120的表面，以浸润电极组件120。回流补液管道110b包括进液管11和出液管12，出液管12固定安装于进液管11。示例性的，进液管11与出液管12过盈配合，以保证进液管11与出液管12之间的装配稳定性。在其他一些实施例中，进液管11与出液管12也可以采用胶粘的方式实现固定安装。
本实施例中，进液管11位于电极组件120的一侧，且进液管11与壳体110a的内部连通。进液管11的至少部分浸没于电解液中，以保证电解液可以顺利进入进液管11并流动至整个回流补液管道110b，从而可以对电极组件120进行浸润。此外，当电解液消耗时，进液管11的外部压强大于进液管11的内部压强。具体的，进液管11的外部压强与进液管11的内部压强的差值在0.2MPa至0.3MPa之间。
可以理解的是，在储能装置100工作时，电解液消耗会产生大量气体，使得进液管11的外部压强增大，从而使进液管11的外部与内部出现气压差，进而电解液能够进入进液管11并流动至整个回流补液管道110b，以实现回流补液功能。
本实施例中，进液管11有两个。沿储能装置100的宽度方向(图示Y轴方向)上，两个进液管11间隔设置，且分别位于电极组件120的相对两侧。两个进液管11均与壳体110a的内部连通。壳体110a中的电解液可通过进液管11流入回流补液管道110b。示例性的，两个进液管11的管道均为圆形管道。其中，沿储能装置100的高度方向(图示Z轴方向)上，进液管11的管道的高度与电极组件120的高度的比值在1/6至1/3之间。示例性的，进液管11的管道的直径在5毫米至10毫米之间，以便于后续对进液管11进行加工处理。
每一进液管11均设有多个安装孔113，沿进液管11的长度方向上，多个安装孔113间隔设置。每一安装孔113均沿进液管11的厚度方向贯穿进液管11的一侧管壁。示例性的，多个安装孔113均为圆形孔。在其他一些实施例中，多个安装孔113也可以为方形孔或者其他异形孔。
请结合参阅图4、图5和图7，图7是图4所示回流补液管道110b中出液管12的结构示意图。
本实施例中，出液管12设有多个出液孔123。多个出液孔123依次间隔排布。每一出液孔123均沿出液管12的厚度方向贯穿出液管12的一侧管壁，且每一出液孔123的开口均朝向电极组件120。其中，每一出液孔123的直径均在0.5毫米至1毫米之间。此设置可以避免电解液从出液孔123流出的流量过大，保证电解液可以流动至出液管12的第一部分121的整个管道，从而使第一电极组件120a的表面均可以被电解液覆盖，进而保证电解液能够浸润两个电极组件120。
本实施例中，出液管12有多个。多个出液管12依次间隔排布。多个出液管12均位于两个进液管11的同一侧，且均固定安装于两个进液管11之间。每一出液管12均与两个进液管11连通。示例性的，出液管12的数量在6个至10个之间，既可以使从回流补液管道110b 中流出的电解液的可以均匀地浸润电极组件120，保证电解液对电极组件120的浸润效果较好，也有利于节约生产成本。
每一出液管12均包括第一部分121和两个第二部分122。其中，沿储能装置100的厚度(图示Z轴方向)方向上，第一部分121与储能装置100的电极组件120相对设置。具体的，第一部分121设有多个出液孔123。两个第二部分122分别固定连接于第一部分121的两端，且均与第一部分121连通。沿储能装置100的宽度方向(图示Y轴方向)上，两个第二部分122分别位于储能装置100的电极组件120的相对两侧。每一第二部分122均沿远离第一部分121的方向延伸。具体的，每一第二部分122远离第一部分121的一端均安装于一个进液管11的安装孔113，且均与进液管11连通。
具体的，当储能装置100工作时，在进液管11的内外气压差的作用下，电解液进入两个进液管11，并充满两个进液管11的整个管道。然后，电解液由两个进液管11流入多个出液管12的第二部分122，且由第二部分122进入第一部分121，并通过多个出液孔123流出，从而将电解液均匀滴至第一电极组件120a的表面。
可以理解的是，储能装置100工作时会消耗电解液，使得电解液的液面下降，从而可能使第一电极组件120a的性能因无法浸润到电解液而受到影响。通过设置回流补液管道110b，可以使壳体110a中的电解液在气压的挤压作用下进入回流补液管道110b，并通过出液孔123回流至第一电极组件120a的表面，使第一电极组件120a能够浸润到电解液，从而能够保证储能装置100的两个电极组件120长期浸润于电解液中，进而可以避免电极组件120的性能受到影响，有助于延长储能装置100的使用寿命。
本申请还提供一种用电设备，用电设备包括上述储能装置100，储能装置100为用电设备供电。其中，用电设备可为新能源汽车、储电站和服务器等需要用电的设备。
以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

  1. 一种储能装置，其特征在于，包括电极组件和壳体组件，所述壳体组件包括壳体和回流补液管道，所述回流补液管道和所述电极组件均安装于所述壳体的内部，所述回流补液管道位于所述电极组件和所述壳体之间，所述回流补液管道包括进液管和出液管，所述进液管位于所述电极组件的一侧，且所述进液管与所述壳体的内部连通，所述出液管固定安装于所述进液管，且与所述进液管连通，所述出液管设有多个出液孔，多个所述出液孔依次间隔排布，每一所述出液孔均沿所述出液管的厚度方向贯穿所述出液管的一侧管壁，每一所述出液孔的开口均朝向所述储能装置的电极组件。
  2. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述进液管有两个，两个所述进液管间隔设置，且分别位于所述储能装置的电极组件的相对两侧；
    所述出液管有多个，多个所述出液管依次间隔排布，多个所述出液管均位于两个所述进液管的同一侧，每一所述出液管均与两个所述进液管连通。
  3. 根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述出液管的数量在6个至10个之间。
  4. 根据权利要求2或3所述的储能装置，其特征在于，每一所述进液管均设有多个安装孔，沿所述进液管的长度方向上，多个所述安装孔间隔设置，每一所述安装孔均沿所述进液管的厚度方向贯穿所述进液管的一侧管壁；
    每一所述出液管均包括第一部分和两个第二部分，沿所述储能装置的厚度方向上，所述第一部分与所述储能装置的电极组件相对设置，所述第一部分设有所述多个出液孔，两个所述第二部分分别固定连接于所述第一部分的两端，且均与所述第一部分连通，沿所述储能装置的宽度方向上，两个所述第二部分分别位于所述储能装置的电极组件的相对两侧，每一所述第二部分均沿远离所述第一部分的方向延伸，每一所述第二部分远离所述第一部分的一端固定安装于一个所述安装孔，且均与所述进液管连通。
  5. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，每一所述出液孔的直径均在0.5毫米至1毫米之间。
  6. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述壳体设有收容腔，所述电极组件和所述回流补液管道均收容于所述收容腔，所述收容腔还用于收容电解液，所述电极组件的至少部分浸泡于所述电解液中，所述进液管的至少部分浸没于所述电解液中。
  7. 根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，当所述电解液消耗时，所述进液管的外部压强大于所述进液管的内部压强。
  8. 根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述进液管的外部压强与所述进液管的内部压强的差值在0.2MPa至0.3MPa之间。
  9. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，沿所述储能装置的厚度方向上，所述进液管的管道的高度与所述电极组件的高度的比值在1/6至1/3之间。
  10. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括端盖组件，所述端盖组件安装于所述壳体的长度方向上的一侧；
    所述壳体组件还包括绝缘膜，所述绝缘膜设于所述壳体的内侧，所述绝缘膜朝向所述端盖组件的一侧设有开口，所述电极组件和所述回流补液管道均设于所述绝缘膜的内部，且所述回流补液管道位于所述电极组件和所述绝缘膜之间。
  11. 根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述壳体包括放置面与外观面，沿所述储能装置的厚度方向上，所述外观面与所述放置面相背设置；
    所述端盖组件设有放置标识，所述放置标识设于所述端盖组件靠近所述放置面的一侧。
  12. 一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的储能装置，所述储能装置为所述用电设备供电。
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