一种电池组的热能回收方法与流程

专利2025-07-28  17


本发明涉及热能回收,具体涉及到一种电池组的热能回收方法。


背景技术:

1、经过数十年的发展,锂离子电池日趋成熟,尤其是近些年国内外的政策导向和社会发展趋势,使其在动力电池、储能电池等领域逐步获得大规模应用。但是,锂电池在使用过程中并非是化学能和电能之间百分百的转换,会有一部分能量以热能的形式释放,如反应热、极化热和欧姆热。并且,电池工作过程中所释放的热能占比会随着循环次数增加、倍率性能提升等而逐渐升高,这对于能源是一种极大的浪费。

2、目前,热电转换材料发展迅速,热电优值和转换效率明显提高。故可通过高效的热电转换装置或模块充分利用电池充放电过程中释放的热能,成为电池组内部优秀的节能调温系统。热电材料可分为固态热电转换材料、凝胶态热电转换材料和类液态热电转换材料,常见的bi2te3(碲化铋)及其合金材料是一种可适用于近室温区的常见热电转换材料,但是这类材料的价格昂贵、器件成型难度和成本高等缺陷不利于电池组的增效降本以及热电转换设备的普适性。因此,在回收利用电池组释放的热能方面,急需一种具备成本优势、高热电转换效率、成型效果优良以及结构适应性强的热电转换模块来实现电池组热能的回收。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池组的热能回收方法,用于解决现有技术中电池组热电转化效率较低的技术问题。

2、为达上述目的,本发明的一个实施例中提供了一种电池组的热能回收方法,包括:在电池组中两个相邻电芯之间插入与电芯贴合的热电转换模块,热电转换模块包括热电转换单元、储能单元、调温单元以及对外放电单元,热电转换单元将吸收的热量转换成电能输入到储能单元进行储存,储能单元具有电压和电量监测功能以及过流、过压保护功能;

3、过流保护触发时,储能单元发出过流预警,协同调温单元对电池组进行散热;过压保护触发时,储能单元发出过压预警,协同对外放电单元和调温单元对电池组进行放电和散热。

4、本发明优选的方案之一,电池组为高倍率电池组,高倍率电池组具有2c及以上的倍充倍放能力。

5、本发明优选的方案之一,热电转换单元包括与电芯表面接触的热接触板以及靠近电池组端侧板的冷接触板,热接触板和冷接触板均作为电极,热接触板设置有多折的平面或曲面,冷接触板为平直的板面;热接触板和冷接触板之间设置有热电转换材料。

6、本发明优选的方案之一,热接触板和冷接触板的表面涂覆有导热结构胶。

7、本发明优选的方案之一,导热结构胶的导热系数≥1w/(m·k),工作温度≤120℃。

8、本发明优选的方案之一,热电转换材料为凝胶态热电转换材料,凝胶态热电转换材料包括离子导体溶液、凝胶基体以及导电增强剂,其热电优值大于1,热电转换效率高于30%。

9、本发明优选的方案之一,热接触板为铜箔,冷接触板为铝箔,铜箔和铝箔的厚度为5μm-100μm。

10、本发明优选的方案之一,储能单元协同调温单元对电池组进行散热时,断开储能单元回路,每隔10s-60s间歇性开启回路,直至过流预警解除;储能单元协同对外放电单元和调温单元对电池组进行放电和散热,断开储能单元回路,每隔2min-10min间歇性开启回路,直至过压预警解除。

11、本发明优选的方案之一,调温单元具有风冷和风暖两种功能,在环境温度小于0℃时开启风暖功能,停止温度为5℃-10℃;环境温度高于55℃时开启风冷功能,停止温度为45℃-50℃。

12、本发明优选的方案之一,对外放电单元的电压为12v-36v,储存电量为0.5kw·h-5kw·h,对外放电单元的放电模式分为主动放电和被动放电两种模式,其中主动放电连接调温单元,受调温单元控制对外放电,被动放电通过外加放电接口。

13、综上所述,本发明的有益效果为:

14、1、本发明电池组的热能回收方法中热电转换模块包括热电转换单元、储能单元、调温单元以及对外放电单元,通过多个功能单元之间的相互配合实现了电池组的热能回收;同时多个功能单元之间的相互配合使得电池组具备全面的功能设计,能够满足电池组的各种应用场景,进一步增加产品竞争力。

15、2、本发明热电转换单元中的热电转换材料为凝胶态热电转换材料,选择低成本、易成型、结构适应性强的凝胶态热电转换材料,可设计成各种结构的热电转换单元以匹配复杂结构电池组。

16、3、本发明的热电转换单元包括与电芯表面接触的热接触板以及靠近电池组端侧板的冷接触板,热接触板设置有多折的平面或曲面,冷接触板为平直的板面。将热电转换单元的热接触板设置为多折的平面或曲面,冷接触板设置为平直的板面的目的在于使电池组具备更大面积的热接触面和规则的冷接触面,以充分提高热能转换效率。

17、4、本发明的热电转换单元通过温度反馈与调温单元协同调节电池组内温度,避免过冷或热失控发生,从而保证电池组的正常工作。



技术特征:

1.一种电池组的热能回收方法,其特征在于:包括:在电池组中两个相邻电芯之间插入与电芯贴合的热电转换模块,所述热电转换模块包括热电转换单元、储能单元、调温单元以及对外放电单元,所述热电转换单元将吸收的热量转换成电能输入到储能单元进行储存,所述储能单元具有电压和电量监测功能以及过流、过压保护功能;

2.如权利要求1所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述电池组为高倍率电池组,所述高倍率电池组具有2c及以上的倍充倍放能力。

3.如权利要求1所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述热电转换单元包括与电芯表面接触的热接触板以及靠近电池组端侧板的冷接触板,所述热接触板和冷接触板均作为电极,所述热接触板设置有多折的平面或曲面,所述冷接触板为平直的板面;热接触板和冷接触板之间设置有热电转换材料。

4.如权利要求3所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述热接触板和冷接触板的表面涂覆有导热结构胶。

5.如权利要求4所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述导热结构胶的导热系数≥1w/(m·k),工作温度≤120℃。

6.如权利要求3所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述热电转换材料为凝胶态热电转换材料,所述凝胶态热电转换材料包括离子导体溶液、凝胶基体以及导电增强剂,其热电优值大于1,热电转换效率高于30%。

7.如权利要求3所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述热接触板为铜箔,所述冷接触板为铝箔,所述铜箔和铝箔的厚度为5μm-100μm。

8.如权利要求1所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述储能单元协同调温单元对电池组进行散热时,断开储能单元回路,每隔10s-60s间歇性开启回路,直至过流预警解除;所述储能单元协同对外放电单元和调温单元对电池组进行放电和散热,断开储能单元回路,每隔2min-10min间歇性开启回路,直至过压预警解除。

9.如权利要求1所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述调温单元具有风冷和风暖两种功能,在环境温度小于0℃时开启风暖功能,停止温度为5℃-10℃;环境温度高于55℃时开启风冷功能,停止温度为45℃-50℃。

10.如权利要求1所述的一种电池组的热能回收方法,其特征在于:所述对外放电单元的电压为12v-36v,储存电量为0.5kw·h-5kw·h,所述对外放电单元的放电模式分为主动放电和被动放电两种模式,其中主动放电连接调温单元,受调温单元控制对外放电,被动放电通过外加放电接口。


技术总结
本发明公开了一种电池组的热能回收方法,包括:在电池组中两个相邻电芯之间插入与电芯贴合的热电转换模块,热电转换模块包括热电转换单元、储能单元、调温单元以及对外放电单元,热电转换单元将吸收的热量转换成电能输入到储能单元进行储存,储能单元具有电压和电量监测功能以及过流、过压保护功能;过流保护触发时,储能单元发出过流预警,协同调温单元对电池组进行散热;过压保护触发时,储能单元发出过压预警,协同对外放电单元和调温单元对电池组进行放电和散热。本发明的热电转换模块具有高的热能转换效率,并且其通过多个功能单元之间的相互配合实现了电池组的热能回收。

技术研发人员:陈卓,鞠林润,贺文文,董卫朋,周家宇,苏允琪,马典贺,武小龙
受保护的技术使用者:合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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