[發明專利]一種基于液態金屬導熱的鋰離子電池儲能快速散熱裝置及方法

有效

• 申請號: 201810474805.8
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108649296B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 楊凱;劉皓;張明杰;耿萌萌;范茂松;高飛;王康康;王凱豐
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/0525;H01M10/6567;H01M10/6568
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

1.一種基于液態金屬導熱的鋰離子電池儲能快速散熱裝置，所述裝置包括：

箱體，所述箱體包括電池箱體以及功能箱體，所述電池箱體用于將電池組包裹固定在其內，所述功能箱體用于將包括液態金屬驅動模塊以及相變熱交換模塊的多個功能模塊固定在其內；所述電池箱體與功能箱體之間有中空的通路相連，所述中空的通路用于供導熱管通過；

電池組，所述電池組由一個或多個鋰電池構成，所述電池組用于存儲電能；

導熱管，所述導熱管內置可流動的液態金屬，所述導熱管的輸入端與液態金屬驅動模塊的輸出端相連，所述導熱管的輸出端與液態金屬驅動模塊輸入端相連，所述導熱管與液態金屬驅動模塊共同構成閉環回路；所述導熱管在電池箱體內與電池組表面緊密接觸，通過所述導熱管的外壁進行熱傳導，并將熱量傳遞至導熱管內部的液態金屬；所述導熱管穿過所述電池箱體與功能箱體間的中空的通路，所述導熱管在所述相變熱交換模塊中按預設規則布置，與相變材料緊密接觸在所述相變熱交換模塊中與相變材料發生熱交換，將熱量傳遞至相變材料，所述預設規則包括：對導熱管以蛇形、S形、U形、毛細血管網形式分布布置；

所述導熱管以單一路徑由電池箱體經所述中空的通路輸入至相變熱交換模塊；所述導熱管以單一路徑由相變熱交換模塊輸出至液態金屬驅動模塊；所述導熱管在所述相變熱交換模塊內部呈現多路徑的分布，以增大導熱管與相變材料的接觸面積；

液態金屬驅動模塊，所述液態金屬驅動模塊用于驅動液態金屬在導熱管內流動，所述液態金屬在導熱管內的流通方向為從箱體內的導熱管流向相變熱交換模塊內的導熱管；

所述液態金屬驅動模塊包括驅動單元，所述驅動單元用于給流經液態金屬驅動模塊的液態金屬提供流動的動力；所述驅動單元的實現方式包括液壓驅動、電磁泵驅動、脈沖激光驅動以及聲波驅動；

相變熱交換模塊，所述相變熱交換模塊內置用于與導熱管熱交換的相變材料。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述導熱管在電池箱體內蛇形布置于電池組表面，與電池組表面緊密連接；所述電池組內的多塊鋰電池的結合方式包括串聯、并聯以及混聯。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述液態金屬為鎵鎂合金、鎵銦合金、鎵銦錫合金、銦錫鉍合金、鉀鈉合金以及水銀中的任一種。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述導熱管的材料為銅、鋁、鋁合金、石墨烯、人工石墨、天然石墨以及碳纖維中的任一種。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述相變材料為聚乙二醇、六水氯化鈣、十水合硫酸鈉、三水合醋酸鈉、十水合磷酸氫鈉、石蠟、正癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、2-二羥甲基丙醇以及新戊二醇中的任一種。

6.一種使用如權利要求1所述的裝置對鋰離子電池儲能的快速散熱方法，所述方法包括：

將導熱管內注入液態金屬，并通過驅動使得液態金屬在導熱管內閉環流動；

將閉環的導熱管的一部分布置于電池組表面，且與所述電池組表面緊密接觸；通過所述導熱管將電池組表面的熱量傳導至導熱管內部的液態金屬；

將所述導熱管的另一部分布置于相變材料中，且與所述相變材料緊密接觸；所述導熱管內部的液態金屬通過流動將在電池組表面吸收的熱量傳導至所述相變材料中。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述導熱管在電池箱體內蛇形布置于電池組表面，與電池組表面緊密連接。