CN113131044A - 一种浸没式液态调温固态电池储能*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种浸没式液态调温固态电池储能***，属于储能电池技术领域。每个电池模组箱体分别与一个DC‑DC模块连接，所有DC‑DC模块相互并联后与固态电池管理模块连接，固态电池管理模块与DC‑AC模块连接，DC‑AC模块连接至外部电网；电池模组箱体内填充有调温绝缘液，固态电池模组浸没在调温绝缘液中，固态电池模组包括若干固态电池单体，电池模组箱体内设置有若干温度传感器，温度传感器与固态电池管理模块连接，***中所有电池模组箱体内的调温绝缘液通过调温绝缘液循环***循环。本发明能够极大地提升固态电池温度的一致性和稳定性，解决固态电池常温充放电性能较差、传统温控装置均匀性较差且效率低下的问题。

Description

一种浸没式液态调温固态电池储能***
技术领域
本发明属于储能电池技术领域，具体涉及一种浸没式液态调温固态电池储能***。
背景技术
随着电池的大规模应用，电池的安全问题越来越被引起关注。液态电池中因含有大量的液态电解液易引起电池的燃烧甚至***，固态电池被认为是取代液态电池下一代大规模发展的电池。固态电池因不含有液态电解液具有极高的安全性，此外固态电池还具有高能量密度、高循环寿命等优势。但是固态电池目前由于固态电解质离子电导率偏低、电池内部阻抗较大等原因导致电池在常温下的放电性能不佳。
因此需要对固态电池进行加热，而传统的电池热管理技术通常是通过在固态电池周围缠绕含有液体管道的方式对电池进行加热，但是这样的方式无法保证电池温度的均匀性，易发生局部温度不均衡导致电池性能快速衰退降低整体储能***的循环使用寿命。固态电池对温度敏感性非常高，因此需要提升对固态电池的温度管控，保证固态电池的温度均一性。
发明内容
为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种浸没式液态调温固态电池储能***，能够极大地提升固态电池温度的一致性和稳定性，解决固态电池常温充放电性能较差、传统温控装置均匀性较差且效率低下的问题。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种浸没式液态调温固态电池储能***，包括DC-AC模块、固态电池管理模块、DC-DC模块、电池模组箱体、固态电池模组和调温绝缘液循环***；
每个固态电池模组分别与一个DC-DC模块连接，所有DC-DC模块相互并联后与固态电池管理模块连接，固态电池管理模块与DC-AC模块连接，DC-AC模块连接至外部电网；
电池模组箱体内填充有调温绝缘液，固态电池模组浸没在调温绝缘液中，固态电池模组包括若干固态电池单体，电池模组箱体内设置有若干温度传感器，温度传感器与固态电池管理模块连接，***中所有电池模组箱体内的调温绝缘液通过调温绝缘液循环***循环。
优选地，调温绝缘液循环***包括调温绝缘液传输管道和调温绝缘液储存装置，调温绝缘液储存装置内设有加热装置，电池模组箱体上设有进液口和出液口，调温绝缘液传输管道与每个电池模组箱体的进液口和出液口连接，调温绝缘液传输管道上设有循环泵和总阀。
进一步优选地，调温绝缘液传输管道依次串联每个电池模组箱体的进液口和出液口。
进一步优选地，调温绝缘液传输管道包括输液总管、输液支管、回液总管和回液支管，输液总管与调温绝缘液储存装置输液口连接，输液总管分别通过输液支管与每一个电池模组箱体的进液口连接，回液总管与调温绝缘液储存装置回液口连接，回液总管分别通过回液支管与每一个电池模组箱体的出液口连接。
进一步优选地，循环泵和总阀设在输液总管上，每条输液支管上设有分阀。
进一步优选地，温度传感器的数量至少为3，分别设在电池模组箱体进液口、中部和出液口。
进一步优选地，电池模组箱体和调温绝缘液传输管道外部均包覆有保温层。
进一步优选地，电池模组箱体的进液口和出液口对角线设置。
优选地，调温绝缘液为氟化液。
优选地，固态电池单体为硫化物固态电池单体、氧化物固态电池单体、聚合物固态电池单体或复合固态电池单体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种浸没式液态调温固态电池储能***，将固态电池浸没在调温绝缘液中，通过调温绝缘液循环***进行调温，并通过温度传感器进行实时监测及反馈。采用浸没式液态方式对固态电池进行调温，可以将液相中的温度有效地传导给储能电池，传热效率高，能耗低；浸没式的液态调温方式可以精确控制储能固态电池的温度，保证电池温度的一致性，保证储能***中电池的循环容量和寿命；浸没式液态固态电池储能***可有效解决固态电池在常温下充放电性能不佳的问题，采用固态电池极大地提高了电池储能***的安全性。
进一步地，调温绝缘液循环***通过调温绝缘液传输管道和调温绝缘液储存装置实现调温绝缘液的循环，通过循环泵和总阀控制流量和流动速度，达到精确控温的目的。
更进一步地，调温绝缘液传输管道依次串联每个电池模组箱体的进液口和出液口，该连接方式构造简单，控制简便。
更进一步地，调温绝缘液传输管道采用并联方式与每个电池模组箱体连接，每条支路相对独立，***的传热效率高、稳定性好。
更进一步地，每条输液支管上设有分阀，能够各电池模组箱体内的实时温度，调节进入各电池模组箱体的调温绝缘液的速度和流量，控制精度高。
更进一步地，温度传感器分别设在电池模组箱体进液口、中部和出液口，能够有效监控电池模组箱体内的温度分布情况。
更进一步地，电池模组箱体和调温绝缘液传输管道外部均包覆有保温层，能够防止热量散失，减少***的能耗。
更进一步地，电池模组箱体的进液口和出液口对角线设置，能够使调温绝缘液扩散后均匀分布在电池模组箱体各处，避免出现死区。
进一步地，调温绝缘液可以采用氟化液，具有良好的化学惰性，不会产生腐蚀，高沸点的氟化液可保证在高温下循环使用。
进一步地，固态电池单体为硫化物固态电池单体、氧化物固态电池单体、聚合物固态电池单体或复合固态电池单体，可根据实际需求进行选择，兼容性好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1为DC-AC模块，2为固态电池管理模块，3为DC-DC模块，4为电池模组箱体，5为调温绝缘液，6为固态电池模组，7为调温绝缘液传输管道，8为温度传感器，9为加热装置，10为调温绝缘液储存装置，11为循环泵，12为总阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1，本发明的一种浸没式液态调温固态电池储能***，包括DC-AC模块1、固态电池管理模块2、DC-DC模块3、电池模组箱体4、固态电池模组6和调温绝缘液循环***。
每个固态电池模组6分别与一个DC-DC模块3连接，所有DC-DC模块3相互并联后与固态电池管理模块2连接，固态电池管理模块2与DC-AC模块1连接，DC-AC模块1连接至外部电网；电池模组箱体4内填充有调温绝缘液5，调温绝缘液5可以采用氟化液。若干固态电池模组6浸没在调温绝缘液5中，固态电池模组6包括若干固态电池单体，固态电池单体可以采用硫化物固态电池单体、氧化物固态电池单体、聚合物固态电池单体或复合固态电池单体。电池模组箱体4内设置有若干温度传感器8，温度传感器8与固态电池管理模块2连接，***中所有电池模组箱体4内的调温绝缘液5通过调温绝缘液循环***循环。
调温绝缘液循环***包括调温绝缘液传输管道7和调温绝缘液储存装置10，调温绝缘液储存装置10内设有加热装置9，电池模组箱体4上设有进液口和出液口，调温绝缘液传输管道7与每个电池模组箱体4的进液口和出液口连接，调温绝缘液传输管道7上设有循环泵11和总阀12。
关于调温绝缘液传输管道7的设置方式，在本发明的一个实施例中，调温绝缘液传输管道7依次串联每个电池模组箱体4的进液口和出液口，即上一个电池模组箱体4的出液口连接下一个电池模组箱体4的进液口，依次连接。
在本发明的另一个较优的实施例中，调温绝缘液传输管道7包括输液总管、输液支管、回液总管和回液支管，输液总管与调温绝缘液储存装置10输液口连接，输液总管分别通过输液支管与每一个电池模组箱体4的进液口连接，回液总管与调温绝缘液储存装置10回液口连接，回液总管分别通过回液支管与每一个电池模组箱体4的出液口连接。循环泵11和总阀12设在输液总管上，每条输液支管上设有分阀。
温度传感器8的设置数量和位置方面，在本发明的一个较优的实施例中，温度传感器8的数量至少为3，分别设在电池模组箱体4进液口、中部和出液口。
在本发明的一个较优的实施例中，电池模组箱体4和调温绝缘液传输管道7外部均包覆有保温层。
在本发明的一个较优的实施例中，电池模组箱体4的进液口和出液口对角线设置。在本发明的另一个实施例中，进液口和出液口分别设在相对的两侧上，且分别位于电池模组箱体4轴线的两端，避免两者正对设置，如此可避免因调温绝缘液5行程太短造成的电池模组箱体4内出现死区。
实施例
该固态电池储能***所采用的电池单体是氧化物固态电池单体，配置1MW/1MWh的固态电池储能***，氧化物固态电池单体通过串联或者并联的方式组成125kW/125kWh的固态电池模组6，8个氧化物固态电池模组与DC-DC模块3串联，然后连接到固态电池管理模块2，固态电池管理模块2的另一端与DC-AC模块1相连，DC-AC模块1与外部电网相连。
氧化物固态电池模组放置于电池模组箱体4内，电池模组箱体4设置有进液口和出液口，进液口和出液口均和调温绝缘液传输管道7相连接，电池模组箱体4之间也由调温绝缘液传输管道相互连接。电池模组箱体4和调温绝缘液传输管道7所构成的空间是密闭的，内部空间形成一个循环回路。在注入调温绝缘液5前将电池模组箱体4和调温绝缘液传输管道7组成的密闭空间抽真空，然后将电池模组箱体4和调温绝缘液传输管道7内充满调温绝缘液5，保证各电池单体均浸没在液相内。采用浸没式液态方式可以提高热传输效率，降低能耗，同时精确控制储能固态电池的温度。
所选调温绝缘液5需具有良好的热量传导性，同时调温绝缘液5与电池模组、电池模组箱体4、调温绝缘液传输管道7、线路等之间保持稳定，不发生化学腐蚀反应。调温绝缘液5为电子绝缘导体，不能导通电子，防止电池在调温绝缘液5中造成短路。例如采用氟化液，氟化液具有良好的化学惰性，不会产生腐蚀，高沸点的氟化液可保证在高温下循环使用。电池模组箱体4材质是热的不良导体，并在电池模组箱体外部覆盖有保温层，可减小固态电池模组6的热量散失。固态电池管理模块2通过温度传感器8反馈的温度控制加热装置9，调节循环液相的温度，并可通过控制总阀12的大小控制液相的流量，通过循环泵11控制流速。例如氧化物固态电池的运行温度可控制在80℃左右，保证固态电池在稳定的温度下进行充放电，有效解决固态电池在常温下内阻较大的问题。
固态电池管理模块2通过控制DC-DC模块3控制固态电池的充放电状态，每个固态电池模组6都是独立的***，可单独控制，固态电池储能***可让容量较低的电池模组优先充电，让容量较高的电池模组优先放电，提高储能***的运行效率和可靠性。
在本申请所提供的实施例中，所揭露的技术内容，主要针对浸没式液态调温固态电池储能***，以上所述仅为本发明实施例，但本发明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发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，包括DC-AC模块(1)、固态电池管理模块(2)、DC-DC模块(3)、电池模组箱体(4)、固态电池模组(6)和调温绝缘液循环***；
每个固态电池模组(6)分别与一个DC-DC模块(3)连接，所有DC-DC模块(3)相互并联后与固态电池管理模块(2)连接，固态电池管理模块(2)与DC-AC模块(1)连接，DC-AC模块(1)连接至外部电网；
电池模组箱体(4)内填充有调温绝缘液(5)，固态电池模组(6)浸没在调温绝缘液(5)中，固态电池模组(6)包括若干固态电池单体，电池模组箱体(4)内设置有若干温度传感器(8)，温度传感器(8)与固态电池管理模块(2)连接，***中所有电池模组箱体(4)内的调温绝缘液(5)通过调温绝缘液循环***循环。
2.根据权利要求1所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，调温绝缘液循环***包括调温绝缘液传输管道(7)和调温绝缘液储存装置(10)，调温绝缘液储存装置(10)内设有加热装置(9)，电池模组箱体(4)上设有进液口和出液口，调温绝缘液传输管道(7)与每个电池模组箱体(4)的进液口和出液口连接，调温绝缘液传输管道(7)上设有循环泵(11)和总阀(12)。
3.根据权利要求2所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，调温绝缘液传输管道(7)依次串联每个电池模组箱体(4)的进液口和出液口。
4.根据权利要求2所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，调温绝缘液传输管道(7)包括输液总管、输液支管、回液总管和回液支管，输液总管与调温绝缘液储存装置(10)输液口连接，输液总管分别通过输液支管与每一个电池模组箱体(4)的进液口连接，回液总管与调温绝缘液储存装置(10)回液口连接，回液总管分别通过回液支管与每一个电池模组箱体(4)的出液口连接。
5.根据权利要求4所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，循环泵(11)和总阀(12)设在输液总管上，每条输液支管上设有分阀。
6.根据权利要求2所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，温度传感器(8)的数量至少为3，分别设在电池模组箱体(4)进液口、中部和出液口。
7.根据权利要求2所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，电池模组箱体(4)和调温绝缘液传输管道(7)外部均包覆有保温层。
8.根据权利要求2所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，电池模组箱体(4)的进液口和出液口对角线设置。
9.根据权利要求1所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，调温绝缘液(5)为氟化液。
10.根据权利要求1所述的浸没式液态调温固态电池储能***，其特征在于，固态电池单体为硫化物固态电池单体、氧化物固态电池单体、聚合物固态电池单体或复合固态电池单体。
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