在储能电池的热管理技术中,风冷、液冷、热管冷却和相变冷却是主要的路线选择。然而,热管和相变冷却技术目前尚不成熟。
风冷技术通过冷却后的气体对流来降低电池温度。它具有结构简单、易于维护和成本低等优点。然而,风冷散热的效率、速度和均匀性相对较差,适用于产热率较低的场合。
相比之下,液冷技术通过冷却后的液体对流来降低电池温度,具有较高的散热效率、速度和均匀性。然而,液冷技术的成本相对较高,并且存在冷却液泄漏的风险。它适用于电池包能量密度高、充放电速度快以及环境温度变化大的场合。
近年来,随着各厂家推出的工商业储能一体柜,液冷散热方案已成为主流的热管理方案。在2小时备电(0.5P充放)的储能产品中,液冷散热方案得到了广泛应用。而在1小时备电的应用场景中,由于充放电倍率大、电池产热快,只能采用液冷散热方案。
液冷散热技术又分为冷板接触式液冷散热和浸没式液冷散热两种技术路线。本文将重点讨论冷板液冷散热方案的几种选择。
首先,冷板式液冷(间接式液冷)是发热元件和冷却介质不直接接触。它通过与装有液体的冷板直接接触来散热,或者通过导热部件将热量传导到冷板上,然后通过冷板内部液体循环带走热量。
另一种是全浸没式液冷(接触式液冷),这种方案将电芯完全浸没在一种绝缘、无毒、可散热的液体中(一种类似于“油”的复合化合物)。通过液体直接接触带走热量,实现热管理。同时,辅助油循环系统和制冷系统,利用冷却油作为散热介质,将电池产生的热量及时、快速、高效地带走,使电芯保持在最佳温度范围内。
浸没式液冷的优点在于:
- 电池全方位浸没在绝缘冷却液中,热管理效果显著且安全零风险;
- 储能系统热管理的最优解决方案,电池温差小于2度;
- 适应于高温、低温、高海拔、高温度等恶劣应用环境;
- 无风道设计提高了空间利用率和系统能量密度;
- 无风机等机构部件降低了故障率,减少了二次损耗;
- 可根据容量需求自由组合多个柜体,兼容各种容量需求。
近年来,液冷散热方案成为主流,尤其是全浸没式液冷,通过将电芯完全浸没在绝缘液体中实现高效热管理,安全可靠且适应各种环境。这种方案的优势在于全方位控制电芯温差、高空间利用率和高能量密度,并且无风机部件降低了故障率。根据容量需求自由组合柜体,使其成为兼容性强的热管理解决方案。
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