浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能是將電池組或儲(chǔ)能模塊完全浸沒(méi)在具有高絕緣性和優(yōu)異導(dǎo)熱性能的冷卻液中,通過(guò)直接接觸實(shí)現(xiàn)高效熱交換。在工作狀態(tài)下,電池產(chǎn)生的熱量會(huì)迅速傳導(dǎo)至周?chē)鋮s液,冷卻液通過(guò)自然對(duì)流或強(qiáng)制循環(huán)將熱量帶至熱交換器,最終由外部冷卻系統(tǒng)將熱量排出。
浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由以下5部分構(gòu)成:
1.電池模塊:通常采用鋰離子電池,是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)電能的存儲(chǔ)和釋放。
2.特制冷卻液:是實(shí)現(xiàn)高效散熱和安全防護(hù)的關(guān)鍵,需要具有高絕緣性、優(yōu)異導(dǎo)熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
3.密封式電池艙:用于容納電池模塊和冷卻液,要求具備良好的密封性,以防止冷卻液泄漏。
4.液循環(huán)系統(tǒng):包括泵、管道等組件,用于驅(qū)動(dòng)冷卻液循環(huán),實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞和交換。
5.熱交換器:將冷卻液中的熱量傳遞給外部冷卻系統(tǒng),完成散熱過(guò)程。
浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能的冷卻液分類包括單相浸沒(méi)式液冷冷卻液和兩相浸沒(méi)式液冷冷卻液。其中:
1.單相浸沒(méi)式液冷
冷卻液種類:采用具有高沸點(diǎn)的冷卻液,如碳?xì)浠衔铮òǖV物油、植物油等)、硅基油等。
工作原理:液體通過(guò)液 - 液熱交換器傳遞熱量,在吸收熱量后仍能保持穩(wěn)定的液態(tài),可在現(xiàn)有泵、管道和散熱設(shè)備中安全應(yīng)用。
循環(huán)方式:可分為泵驅(qū)動(dòng)和自然對(duì)流兩種類型,以泵驅(qū)動(dòng)為主。
2.兩相浸沒(méi)式液冷
冷卻液種類:以氟化液為主。
工作原理:設(shè)備被完全浸沒(méi)在裝有低沸點(diǎn)冷卻液的密閉罐體中,冷卻液受熱從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),利用相變潛熱進(jìn)行散熱,形成的蒸汽上升至罐體內(nèi)的氣相區(qū),與冷卻器接觸后凝結(jié)成液體滴落回容器中,再次參與循環(huán)。
浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)主要包括:
1.消防安全性高:在電池過(guò)充過(guò)放、短路等情況下均不發(fā)生熱失控,某一電池出現(xiàn)問(wèn)題,熱量可以很快傳遞到周?chē)后w中,對(duì)相鄰電芯影響小,并且冷卻液也有滅火作用,不會(huì)導(dǎo)致起火、熱蔓延。
2.傳熱效率與性能提升:冷卻液直接與電芯進(jìn)行熱量交換,大幅提升了傳熱效率以及運(yùn)行溫度一致性,使得不同區(qū)域之間的電池溫差以及電芯自身的溫差較小,提高電池可用容量和循環(huán)壽命,本質(zhì)上降低了電池系統(tǒng)的使用成本。
3.提高體積能量密度:解決了在儲(chǔ)能電站建設(shè)用地受限條件多的情況下的占地使用問(wèn)題,可在有限場(chǎng)地空間內(nèi)提升儲(chǔ)能容量。
4.冷卻效率高能耗低:采用集中式冷卻技術(shù),提高冷卻效率,降低能耗