CN114552065A - 一种液冷储能锂离子电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷储能锂离子电池模组，包括模组支架，模组支架内间隔设置有多个电池组，多个电池组之间通过电极铜排电连接，每个电池组的两侧均设置有导热板，导热板外侧的模组支架上分别设置有液冷板，导热板的一侧与电池组接触连接，另一侧与液冷板接触连接，液冷板内自上至下设置有多组用于对导热板进行换热的输液通道。本发明具有散热效率高、液体循环压力低、结构简单的优点。

Description

一种液冷储能锂离子电池模组
技术领域
本发明属于锂离子电池储能技术领域，具体涉及一种液冷储能锂离子电池模组。
背景技术
随着电力储能行业的高速发展，锂离子电池作为一种高效的储能设备被大量应用。然而锂离子电池在充电和放电过程中会产生大量的热量，这些热量必须被及时的散去，如果散热不良将导致电池的热失控，轻则损伤电池影响性能和寿命，重则引发火灾甚至***，从而对财产安全和人员安全造成极大的危害。这也成为了电化学储能行业内关注度极高的问题。
在目前的锂离子电池储能行业中电池的冷却方式主要有风冷和液冷两种。风冷是使用散热风机将热量散去，具有简单，成本低等优点，但散热效果较差。液冷是目前行业内正在起步的一种方式，具有散热效率高、温度控制好等优点。目前主要的液冷技术是利用液冷板从侧面或底部对整个电池模块进行散热，液冷板主要使用铝板与铜管或钢管以嵌入或埋管的方式结合而成。这种将液冷技术将电池模块看做一个整体的发热单元来进行散热，散热效果较风冷好，但与电芯的散热面接触面积小，导致靠近整个模组中心或离散热片较远位置的温度偏高，均温效果一般，而且散热效率也不高；另外目前的液冷板多实用回形针结构的铜管或钢管作为冷却液的输送管道，一方面由于回形针结构，导致冷却液的阻力加大，需要的液体压力也增大，另外回形针结构的输液管难以做到高密度、而且密度越高，需要的水压越大，对这个冷却管道***的承压能力要求也就越高。
现有技术的缺点如下：
1、现有的液冷技术以电池模组为一个发热单元，液冷板只接触到电池模组的四周或底部，与单个电池的接触面积较小，散热效率不高。
2、由于电池尺寸较大，模组内部的温度随着电池模组中心的电池或单个电池的中心到液冷板的距离存在较大梯度，导致电池模组的均温性不佳。
3、当前液冷板的管路主要使用回形针结构，导致冷却液的输送路程加长，阻力最大，需要较大的压力才能是液体流动，对管路和阀门的要求也就更高，成本响应的也增加，同样也增加了风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种液冷储能锂离子电池模组，具有散热效率高、液体循环压力低、结构简单等优点。
本发明采用以下技术方案：
一种液冷储能锂离子电池模组，包括模组支架，模组支架内间隔设置有多个电池组，多个电池组之间通过电极铜排电连接，每个电池组的两侧均设置有导热板，导热板外侧的模组支架上分别设置有液冷板，导热板的一侧与电池组接触，另一侧与液冷板接触，液冷板内自上至下设置有多组用于对导热板进行换热的输液通道。
具体的，电池组包括框架，框架内依次设置有多个电芯，导热板设置在电芯的两侧，电芯顶部的框架上设置有上盖板，框架的前侧设置有前盖板。
进一步的，电芯顶部与上盖板之间设置有电极隔板，电极隔板上对应每个电芯均设置有铜排，多个电芯之间依次通过铜排电连接，铜排的引出端与前盖板上的电极铜排电连接。
进一步的，框架内设置有用于支撑和固定电芯的结构件，框架的底部设置有第一导轨槽，框架的两侧分别开有用于安装导热板的第二导轨槽，框架的前侧与前盖板之间设置有底座，前盖板上对应底座设置有正负极盖板。
更进一步的，连接口的两侧设置有第一导轨，正负极盖板设置在第一导轨上。
进一步的，框架的上部开有用于安装铜排的槽口，以及用于安装测量线缆的孔，前盖板的侧面设置有穿线孔，前盖板前侧开有连接口。
进一步的，每个电芯之间设置有间隙。
具体的，液冷板的上部设置有进液口，液冷板的下部设置有出液口。
具体的，模组支架上从上至下依次间隔设置有用于安装液冷板的槽。
具体的，模组支架包括多层，每层模组支架上均设置有用于安装电池组的第二导轨。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种液冷储能锂离子电池模组，采用自上而下的大面积液冷板同时对多个电池组进行散热；电池组在锂离子电池两侧均设置有导热板，使锂离子电池能更好的与液冷板接触，提高热交换效率；采用的液冷板内部自上而下的导通，减小了液体流动的阻力，进而降低了液冷板及外部输液***的压力需求，经济性和安全性更好，另外采用模块化设计，可根据实际工程需求自由的组合，且起到安全美观的效果。
进一步的，本电池组采用电池窄边对齐的方式组装，电池组使锂离子电池的最大面与散热片接触，使电池散热面更大，散热效率更高；达到提高散热效率的目的。
进一步的，电芯顶部与上盖板之间设置电极隔板，电极隔板上对应每个电芯均设置有铜排，装配简单、能很好配合液冷板散热的目的。
进一步的，电池组框架内设置有支撑锂离子电池的结构件，起到支撑电池的作用；在框架两边有安装导热板的轨道，可以使导热板更好的安装和拆卸；在前盖上留有电极铜排的出口以及电极盖子，可以是电池组的连接铜排在外部进行，起到安装方便的目的。
进一步的，正负极盖板采用滑动连接方式，结构简单，安装方便。
进一步的，电池组前盖上留有铜排连接口，连接口上有电极盖子，电极盖子采用轨道安装的方式，一方面起到电气保护的作用，另一方面安装也更方便，电池组框架上留有铜排及线缆的穿线孔，在前盖的侧面开有穿线孔，可使铜排和电缆的安装跟隐蔽，起到规范和美观的效果。
进一步的，电池组内的电芯之间并没有完全接触，之间留有间隙，目的在于起到良好的散热效果。
进一步的，液冷板采用大面积冷却板，内部开有自上而下的直通输液管，冷却液在内部流动，带走热量；液冷板的尺寸与电池模组支架配合，是液冷板能从支架上***或取出；液冷板采用两端开有进液口和出液口，用于连接外部供液***。
进一步的，电池模组支架上开有方便液冷板***的导轨槽，液冷板自上而下***，起到固定液冷板的作用。
进一步的，电池模组支架采用多层结构，每层上设有安装电池组的导轨，一方面起到固定电池组的作用，另一方面也使电池组的安装跟方便快捷。
综上所述，本发明的液冷储能锂离子电池模组具有液冷板与电池接触面积大，散热效率高、液冷管管路密度大，冷却液流动阻力小，外部液压小，管路承压要求低、安全等优点；另外本发明的液冷储能锂离子电池模组具有电池均温性好、方便安装和维修的好处。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明液冷电池模组示意图；
图2为电池模组支架示意图，其中，(a)为支架图，(b)为导轨放大图；
图3为电池组示意图；
图4为电池组框架示意图；
图5为图4放大示意图，其中，(a)为导轨槽，(b)为孔；
图6为前盖板示意图；
图7为液冷板示意图，其中，(a)为侧视图，(b)为输液通道放大图。
其中：1.模组支架；11.槽；12.第二导轨13.螺丝孔；2.电池组；21.框架；211.结构件；212.第一导轨槽；213.底座；214.槽口；215.孔；216.第二导轨槽；22.电芯；23.隔板；24.前盖板；241.连接口；242.盖板；243.第一导轨；244.穿线孔；25.上盖板；26.间隙；3.液冷板；31.输液通道；32.进液口；33.出液口；4.导热板；5.电极铜排；51.铜排。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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发明和简化描述，而不是指示或暗示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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明提供了一种液冷储能锂离子电池模组，改变常规的模组方式，是每个电芯的最大面与液冷板接触，增大散热面积，提高散热效率；使每个电芯都有两面与液冷板接触，大大的降低了温度梯度；液冷板采用直通输液管，管路密度高，单管路径短，冷却液自上往下流动，利用重力降低液体输送压力，降低外部输液泵和管路及阀门的要求。
请参阅图1，本发明一种液冷储能锂离子电池模组，包括模组支架1、电池组2、液冷板3、导热板4、以及电极铜排5。电池组2包括多个，依次设置在模组支架1上，多个电池组2之间通过电极铜排5电连接，电池组2的两侧均设置有导热板4，相邻两电池组2之间设置有液冷板3。
请参阅图2，模组支架1根据工程情况设计为单层或多层的，优选多层支架结构，模组支架1上开有垂直向下的槽11，用于安装液冷板3，液冷板3采用从模组支架1的底部或顶部***。
模组支架1的每一层底座上均设置有用于安装并固定电池组2的第二导轨12，电池组2采用抽屉式的插拔方法安装，方便快捷。
每一层安装的电池组2数量根据实际需求确定，优选4个电池组；模组支架1上开有固定电池组2的螺丝孔13。
请参阅图3，电池组2包括框架21、电芯22、电极隔板23、前盖板24和上盖板25。
框架21为长方体结构，电芯22包括多个，依次设置在框架21内，电极隔板23安装在电芯22上部，电极隔板23对应着电芯22的电极和压力释放阀留有开口，方便与电芯22焊接和电极铜排5二次线穿过，电极隔板23上设置有铜排51，多个电芯22之间依次通过铜排51电连接，铜排51的引出端连接至框架21前侧的接线端子处，导热板4设置在框架21的左右两侧，前盖板24设置在框架21的前侧，上盖板25设置在框架21的顶部，位于电极隔板23之上，起到电气保护的功能。
其中，电芯22数量根据实际需求而定，优选3个电芯；电芯22的排列方式采用窄边相对，宽边平行的方式，每个电芯22之间留有一定的间隙26，用于热量散失，间隙26的宽度根据实际情况而定。
请参阅图4和图5，框架21内设置有用于支撑和固定电芯22的结构件211；框架21的底部设有第一导轨槽212，用于和其它模组支架1固定连接；框架21的前侧设置有安装接线端子或PCB板的底座213，用于连接电池的温度、电压测量线和通讯电缆；框架21的上部开有给铜排51穿过的槽口214，和测量线缆穿过的孔215；框架21两面开有第二导轨槽216用于安装导热板4。
请参阅图6，前盖板24的前侧留有连接口241，用于电极铜排5的引出端伸出，电极铜排5接口位置两侧的前盖板24上设置第一导轨243，第一导轨243用于滑动安装正负极盖板242，正负极盖板242用于电气防护，前盖板24侧面设置有穿线孔244，使二次线缆可穿过，方便布线。
请参阅图7，液冷板3内部开有垂直向下的输液通道31，液冷板3的上部和下部分别设置有进液口32和出液口33，用于与外部供液***连接；液冷板3的材质可根据散热需求选择导热性好的铜或铝，本发明并未指定液冷板的材质，但规定了液冷板的结构。
其中，液冷板3能够根据实际需求设计为适用于一层模组支架1的或多层的，以及根据电池组2的长度进行设计；本发明优选4层电池组2、3个电芯22的结构。
导热板4采用导热性良好的材质，导热板4安装在电池组2上，一面与电芯22直接接触，另一面与液冷板3接触，主要起到热量传递的作用。
电极铜排5用于连接电池22，以及用于电池组2之间的连接，电极铜排5的尺寸和现状配合本发明而定。
综上所述，本发明一种液冷储能锂离子电池模组具有如下特点：
(1)本发明的液冷储能锂离子电池模组具有液冷板与电池接触面积大，散热效率高的优点，提高电池模组的散热效率，实现电芯级别的温度控制，电池的均温性更好，结合外部电磁阀可实现更高精度的控制；
(2)本发明涉及的液冷板采用直通输液管，具有管路密度大，冷却液流动阻力小，外部液压小，管路承压要求低，安全等优点，降低冷却液输送阻力，从而降低输液压力，降低外部设备的技术要求；
(3)本发明的液冷储能锂离子电池模组具有电池均温性好的优点；
(4)本发明采用模块化设计的冷却***，方便安装和维修。。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，包括模组支架(1)，模组支架(1)内间隔设置有多个电池组(2)，多个电池组(2)之间通过电极铜排(5)电连接，每个电池组(2)的两侧均设置有导热板(4)，导热板(4)外侧的模组支架(1)上分别设置有液冷板(3)，导热板(4)的一侧与电池组(2)接触，另一侧与液冷板(3)接触，液冷板(3)内自上至下设置有多组用于对导热板(4)进行换热的输液通道(31)。
2.根据权利要求1所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，电池组(2)包括框架(21)，框架(21)内依次设置有多个电芯(22)，导热板(4)设置在电芯(22)的两侧，电芯(22)顶部的框架(21)上设置有上盖板(25)，框架(21)的前侧设置有前盖板(24)。
3.根据权利要求2所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，电芯(22)顶部与上盖板(25)之间设置有电极隔板(23)，电极隔板(23)上对应每个电芯(22)均设置有铜排(51)，多个电芯(22)之间依次通过铜排(51)电连接，铜排(51)的引出端与前盖板(24)上的电极铜排(5)电连接。
4.根据权利要求2所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，框架(21)内设置有用于支撑和固定电芯(22)的结构件(211)，框架(21)的底部设置有第一导轨槽(212)，框架(21)的两侧分别开有用于安装导热板(4)的第二导轨槽(216)，框架(21)的前侧与前盖板(24)之间设置有底座(213)，前盖板(24)上对应底座(213)设置有正负极盖板(242)。
5.根据权利要求4所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，连接口(241)的两侧设置有第一导轨(243)，正负极盖板(242)设置在第一导轨(243)上。
6.根据权利要求2所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，框架(21)的上部开有用于安装铜排(51)的槽口(214)，以及用于安装测量线缆的孔(215)，前盖板(24)的侧面设置有穿线孔(244)，前盖板(24)前侧开有连接口(241)。
7.根据权利要求2所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，每个电芯(22)之间设置有间隙(26)。
8.根据权利要求1所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，液冷板(3)的上部设置有进液口(32)，液冷板(3)的下部设置有出液口(33)。
9.根据权利要求1所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，模组支架(1)上从上至下依次间隔设置有用于安装液冷板(3)的槽(11)。
10.根据权利要求1所述的液冷储能锂离子电池模组，其特征在于，模组支架(1)包括多层，每层模组支架(1)上均设置有用于安装电池组(2)的第二导轨(12)。
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