两相浸没式液冷储能装置

本发明涉及电池，尤其涉及一种两相浸没式液冷储能装置。

背景技术：

1、近年来，储能电站中清洁可再生能源占比极高，采用清洁能源对储能装置进行充电，并实现对电网的调频、调峰，同时还可以显著提升可再生能源的消纳水平，是构建能源互联网、推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。

2、其中，锂电池是储能装置的重要组成部分，随着锂电池使用的快速发展，其安全问题引起了社会大众的广泛关注，大多数的锂电池(或储能装置)火灾事故都与其内部的电池组直接相关。

3、锂电池对温度极度敏感，在高温和低温环境下都容易出现热失控。一般来说，实际工况中最理想的电池工作温度区间为15～45℃，在这个区间内电池的各项性能均可表现优异。

4、目前，一些高能量密度的锂电池(或储能装置)相对于其他电池类型，虽然节省了使用空间，也能够储存更多的电量，但是，在充放电时会产生高温、电池组之间温差大等问题，存在较大的安全隐患。

5、而且，为实现在理想工况下工作，现有的高能量密度的锂电池(或储能装置)主要使用的冷却技术有风冷技术、热管技术、单相浸没式液冷技术等，冷却效果较差，不足以解决在充放电时产生的高温、电池组之间温差大等问题，也不能够支持更高功率的使用，同时，电池寿命较短，不仅容易造成环境污染，也容易提高使用过程中的安全风险。

6、因此，上述现有技术至少存在如下技术问题：现有的锂电池(或储能装置)，其冷却系统的冷却效果较差，不能够满足冷却需求，在充放电时仍会产生高温、电池组之间温差大等情况，存在较大的安全隐患。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种两相浸没式液冷储能装置，解决了现有的锂电池(或储能装置)，其冷却系统的冷却效果较差，不能够满足冷却需求，在充放电时仍会产生高温、电池组之间温差大等情况，存在较大的安全隐患的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种两相浸没式液冷储能装置，包括：

3、具有腔体的电池舱，所述腔体内填充有氟化液；

4、电池模组，设于所述腔体内并浸泡在所述氟化液中；

5、冷却机构，包括设于所述腔体顶部的位于所述氟化液上方的冷凝换热部，以及设于所述腔体底部的液体循环部，所述冷凝换热部用于冷凝所述氟化液的蒸汽，所述液体循环部用于促使所述氟化液在所述腔体内循环流动。

6、进一步地，所述电池舱包括舱底壁、舱顶壁和舱侧壁，所述电池舱内还设有靠近所述舱顶壁设置的第一分隔板，所述腔体位于所述舱底壁、所述第一分隔板和所述舱侧壁所围成的区域内；

7、所述第一分隔板上设有贯通其厚度设置的连通管，且所述连通管的顶端贯通所述舱顶壁并设有用于启闭该连通管的阀体，和/或，所述冷凝换热部包括设于所述第一分隔板底部的表面涂覆有疏水涂层的冷凝换热器，且所述冷凝换热器通过依次穿经所述第一分隔板及所述舱顶壁的连接管路，与外部的外置散热器相连。

8、进一步地，所述液体循环部包括设于所述腔体底部的多个间隔布置的液体循环扇；和/或，所述电池模组通过第二分隔板设于所述腔体的底部，所述第二分隔板上设有多个连通孔，且各所述液体循环扇位于所述第二分隔板和所述电池舱的舱底壁之间。

9、进一步地，所述电池模组通过电池架设于所述腔体内所述电池模组通过电池架设于所述腔体内；所述电池架包括第一底板和第一顶板，以及支撑在所述第一底板与所述第一顶板之间的多个第一支柱，所述第一底板、所述第一顶板和多个所述第一支柱之间围构成用于安装所述电池模组的安装空间。

10、进一步地，相邻的两个所述第一支柱之间连接有护栏；和/或，所述第一底板和第一顶板中的至少其一上设有插装凸起，所述腔体的腔壁上设有沿高度方向延伸布置的插装槽，所述插装凸起能够插入所述插装槽内，以构成所述电池架在所述腔体内的安装。

11、进一步地，所述第一顶板上设有操作把手；和/或，所述腔体的腔壁上设有沿高度方向延伸布置的导流槽。

12、进一步地，所述电池模组包括设于所述安装空间内的电池盒，以及设于所述电池盒内的多个电池组；所述电池盒包括第二底板，设于所述第二底板上的多个第二支柱，以及设于各所述第二支柱顶部的第二顶板。

13、进一步地，所述第一底板、所述第一顶板、所述第二底板及所述第二顶板上均设有多个通孔；和/或，所述第一底板与所述第一顶板之间，以及所述第二底板与所述第二顶板之间通过螺接件相连。

14、进一步地，所述第二底板的底部设有高密度缓冲泡棉，和/或，所述电池组中的锂电池上设有疏水涂层。

15、进一步地，还包括检测机构，所述检测机构包括用于检测所述氟化液液位的液位检测模块，用于检测所述氟化液与所述电池组温度的温度检测模块，以及用于检测所述电池舱的内部压力的压力检测模块。

16、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

17、(1)在腔体内温度超过30℃时，通过液体循环部促使氟化液在腔体内循环流动，可促使氟化液开始从底部往上流动，电池模组表面的气泡开始被快速带走，电池舱内的氟化液处于强制对流状态，并与电池模组表面沸腾换热，氟化液沸腾所产生的氟化液蒸汽在冷凝换热部四周凝结，实现与冷凝换热部的热交换，由此能够利用强制对流与电池模组表面沸腾换热的方式，快速带走电池模组在充放电过程所产生的热量，散热效率高，不仅可以在较高初始温度下有效限制电池在高倍率充放电过程中的温升，而且还可以将电池温度精确的控制在氟化液沸点附近，从而极大的提高了锂电池在高倍率充放电过程中的热安全性。

18、(2)连通管和阀体的配合设置，能够在开启阀体后通过连通管向腔体内补充氟化液，以及释放储能装置内部压力，阀体关闭时，又可使连通管与腔体具有良好的密闭性。冷凝换热器、连接管路和外置散热器的配合设置，利于实现对氟化液蒸汽的冷凝作用，且冷凝换热器上涂覆有疏水涂层，使其表面的凝结方式改变为珠状凝结，使凝珠更快滴落回电池舱内，大大增加了表面传热系数，提高了冷凝换热效率。

19、(3)液体循环部主要由浸没在氟化液中的多个液体循环扇构成，可由下往上制造强制对流，使得氟化液快速带走电池模组表面沸腾的气泡，从而达到电池模组强制对流和表面沸腾耦合换热的效果；同时，第二分隔板上设置连通孔，在支撑电池模组的同时，保证了电池模组底部的氟化液流通，利于液体循环扇驱使氟化液穿过该第二分隔板并在腔体内形成对流。

20、(4)设置电池架，且电池架由第一底板、第一顶板和多个第一支柱构成，利于氟化液穿经电池架而与电池模组发生沸腾换热，此外，电池架的设置利于实现模块化设计，进而利于储能装置的自由扩容，以及局部损坏时快速更换电池架(或电池模组)的目的。

21、(5)在相邻的两个第一支柱之间设置护栏，可在电池架的四周形成阻挡结构，防止电池模组位移，也保证了散热过程中电池模组侧面氟化液的流通性；插装凸起和插装槽配合使用，使得电池架能够通过插装的方式安装座在电池舱内，具有结构简单，操作便捷的优点，且插装槽还能够加强氟化液在电池舱的舱侧壁上的流动性。

22、(6)第一顶板上设置操作把手，便于取放电池架；导流槽的设置，利于加强氟化液在腔体腔壁上的流动性，保证了强制对流时氟化液的流通性，利于氟化液在腔体的底部与顶部之间形成对流。

23、(7)电池模组主要由电池盒和电池组构成，结构简单，且利于成型及集成化，其中，电池盒由第二底板、第二顶板和多个第二支柱构成，利于氟化液由电池盒内部穿过，利于提升氟化液强制对流与电池模组表面沸腾换热。

24、(8)第一底板、第一顶板、第二底板及第二顶板上均设有多个通孔，利于液冷循环部驱使氟化液对流，以及在对流时与电池模组表面充分接触，保证了强制对流时上下氟化液的流通性，进而可提升散热效果；与此同时，第一底板与第一顶板之间，以及第二底板与第二顶板之间通过螺接件相连，可具有结构简单、连接稳定性高的优点。

25、(9)高密度缓冲泡棉具有可压缩性和绝缘性，可缓冲静态工况下受到的压力以及移动时的应力，并与氟化液之间有较好的相容性，且其内部有具有优良的毛细特性，可以将底部的氟化液源源不断地输送到电池模组表面；电池组中的锂电池上设有疏水涂层，以可取得防水、防污及自清洁等优点，并使得锂电池表面汽化的氟化液生成气泡后更快地离开电池表面，带走热量。

26、(10)液位检测模块、温度检测模块和压力检测模块的配合设置，利于检测腔体内氟化液的液位、氟化液及电池组的温度，以及电池舱内的压力，以达到及时补充氟化液、调节电池舱内部温度与压力的目的，进而利于实现电池舱内部智能化控制。