一種應用于液流電池的熱管理方法與流程

本發明涉及熱管理領域，尤其是一種應用于液流電池的熱管理方法。

背景技術：

全釩液流電池是一種具有廣泛應用前景的電化學儲能技術。其工作原理是v²⁺/v³⁺電解液作為負極，vo²⁺/vo2⁺電解液作為正極，充放電過程中進行循環反應。全釩液流電池的特點是電極反應速度快，電池儲能功率大，電池壽命長，且所儲能量可由增加電解液的體積而增大至高達兆瓦級，所以全釩液流電池能廣泛適用于智能電網儲能、用戶端調峰、光伏電站和風力發電儲能、離網電源、備用電源等大型靜態儲能系統。全釩液流電池中的電解液通常要求在10-40℃溫度范圍區間工作，電解液溫度過高或過低都可能引起其中的化學物質析出或產生化學變化生成別的化合物，堵塞電池中電解液傳輸通道，影響電極反應的可逆性，從而降低電池的儲能密度，甚至引起電池的破壞。因此，全釩液流電池的熱管理是保障電池正常工作和保持電池循環性能穩定的一個關鍵環節。基于全釩液流電池系統的體積和應用范圍，電池系統通常安裝于獨立房間或建筑中，外界的季節溫度變化和晝夜溫差必然會影響電解液和電池系統的內部溫度，影響電池系統的工作穩定性。為了保持電池系統工作溫度在10-40℃范圍，常用方法是在電池系統外端安裝風扇散熱，或在電堆放置房間或建筑中安裝空調等控溫設施。但是，這些方法都帶來電力消耗，必定降低液流電池儲能裝置的總儲能效率。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種不需要消耗電力、工藝簡單、無毒無害、環境友好的液流電池熱管理方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種應用于液流電池的熱管理方法，其特征在于，將溫度緩沖材料封裝或與其他材料混合置于液流電池外部，所述溫度緩沖材料為相變材料；所述相變材料包括單一相變材料和多種相變材料的混合物；所述相變材料至少包括一種相變溫度在0-60℃范圍內的相變材料。

由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：利用相變材料在相變過程中吸收或釋放熱量來進行全釩液流電池的熱管理，可以有效將電池系統工作溫度維持在10-40℃范圍內，不需要消耗電力，從而可以提高液流電池的儲能效率，減少液流電池的熱管理成本；同時該熱管理裝置工藝簡單、無毒無害，對環境基本沒有污染。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1為本發明實施例提供的熱管理裝置結構示意圖。

其中1-相變材料或包裹相變材料的微膠囊、2-金屬外殼、3-導熱層、4-塑料外殼

圖2為本發明實施例提供的相變材料與其他材料混合用于放置液流電池房間墻體的示意圖。

其中，5-液流電池工作設備、6-含相變材料的混凝土墻

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

一種應用于液流電池的熱管理方法，其特征在于，將溫度緩沖材料封裝或與其他材料混合置于液流電池外部，所述溫度緩沖材料為相變材料；所述相變材料包括單一相變材料和多種相變材料的混合物；所述相變材料至少包括一種相變溫度在0-60℃范圍內的相變材料。

相變材料包括有機相變材料、無極相變材料以及不同種類相變材料的混合物，相變材料包括單一相變材料和多種相變材料的混合物，多種相變材料以任意比例混合。相變材料至少包括一種相變溫度在0-60℃范圍內的相變材料，即相變材料可包括相變溫度在0-60℃范圍內的相變材料與其余相變溫度區間的的相變材料的任意比例混合物。

相變材料的封裝方式包括利用金屬外殼封裝相變材料和封裝成微膠囊結構，所述微膠囊殼的材料為帶微孔的無機材料和高分子材料。封裝成微膠囊結構的方式包括：將相變材料分散于高分子前驅體乳液中，通過乳液聚合方法合成包裹相變材料的高分子微膠囊；將相變材料分散于玻璃、陶瓷等帶微孔的無機空心小球體中，然后加溫使相變材料發生融化并從微孔流入并填滿空心小球體，逐漸降溫使相變材料固化，然后將所形成的微膠囊封裝于金屬外殼中。

如圖1所示，將相變材料封裝制成的熱管理裝置包括相變材料層、金屬外殼、導熱層和塑料外殼，所述相變材料層包括單層相變材料層和包裹相變材料的微膠囊，金屬外殼直接接觸液流電池系統外部，增強熱傳導效率，不與熱流電池系統接觸的金屬外殼外部設置有空氣或絕熱材料層，并用絕熱層外殼封裝。該種結構的熱管理裝置可以集成安裝于放置液流電池的房間內部，或直接置于液流電池系統的外部。

如圖2所示，將相變材料以任何比例混于其他材料制成的熱管理裝置可以制成熱管理裝置，或用于存放液流電池系統房間的建筑材料。

具體實施例1：選擇有機烷烴十六烷作為相變材料，該材料的熔點為21.1℃，凝固溫度為12.2℃，熔融吸熱潛熱為235.2j/g，凝固放熱潛熱為236.6j/g。將十六烷在30℃以上溫度中完全熔化為液體，通過真空導入法注入到由雙層鋁金屬組成的內層寬1cm的夾套中，在完全注入后進行封裝。將封裝好的鋁層置入pvc材料的塑料外殼中，中間為空氣層。將以上材料單元作為單元結構搭建成外殼保護全釩液流電池。

具體實施例2：選擇有機烷烴十八烷作為相變材料，該材料的熔點為31.2℃，凝固溫度為22℃，熔融吸熱潛熱為244.8j/g，凝固放熱潛熱為246.4j/g。將十八烷在同外徑5mm、壁厚1mm的帶微孔的玻璃空心球混合，加熱到40℃以上使十八烷完全熔化成液體并填充到玻璃空心球中，待玻璃空心球中充滿相變材料后，在此溫度下將空心球和十八烷液體混合物通過真空法填充注入到由雙層鋁金屬組成的內層寬1cm的夾套中，在完全注入后進行封裝。將封裝好的鋁層置入pvc材料的塑料外殼中，中間是空氣層。將以上材料單元作為單元結構搭建成外殼保護全釩液流電池。

本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種應用于液流電池的熱管理方法，具體包括：將溫度緩沖材料封裝或與其他材料混合置于液流電池外部，所述溫度緩沖材料為相變材料；所述相變材料包括單一相變材料和多種相變材料的混合物；所述相變材料至少包括一種相變溫度在0?60℃范圍內的相變材料。本發明利用相變材料在相變過程中吸收或釋放熱量來進行全釩液流電池的熱管理，可以有效將電池系統工作溫度維持在10?40℃范圍內，不需要消耗電力，從而可以提高液流電池的儲能效率，減少液流電池的熱管理成本；同時該熱管理裝置工藝簡單、無毒無害，對環境基本沒有污染。

技術研發人員：陳繼軍;張庶
受保護的技術使用者：樂山偉力得能源有限公司
技術研發日：2017.04.26
技術公布日：2017.09.01