浸没式储能电池用冷却液及储能电池设备的制作方法

本发明涉及电池冷却液，特别是涉及一种浸没式储能电池用冷却液及储能电池设备。

背景技术：

1、锂离子电池具有能量密度高、响应时间短、充放电效率高和灵活方便等优势广泛应用于电力系统储能领域，但是锂离子电池储能系统的安全性受到社会各界人士的关注。电池储能系统主要有电池组、电池管理系统（bms）、能量管理系统（ems）、储能逆变器（pcs）和其它电气设备构成。目前储能电站大多采用储能舱形式，舱内电池模组排列紧密成簇，处于热失控高温状态的电池模组极易影响其他电池模组发生热失控，造成连锁反应，最终导致电池出现明火，开始燃烧直至发生爆炸。

2、高效的热管理技术是保持大规模电池储能系统持续安全运行的关键，目前主流的热管理技术主要有风冷和液冷两种。风冷系统以空气为冷却介质，利用对流换热来降低电池温度。风冷系统具有结构简单、易维护及成本低等优点，但由于空气的比热容和导热系数较低，不能满足容量较大的储能系统散热，其主要应用在通信基站、小型地面电站等功率密度相对较小的储能领域。液冷以液体为冷却介质，通过对流换热将电池产生的热量带走，整体上液冷系统的换热系数高、比热容大、冷却速度快。特别是浸没式液冷技术因其高散热效率、温度均匀、低噪音无污染、高集成度和高可靠性等优势备受业界关注。浸没式液冷技术将电池组完全浸没在冷却液中，换热系数更高、冷却速度更快、温度均匀性好，电池组与空气完全隔离，在部分电芯热失控时及时散热和阻断电池组件的燃烧介质，防止发生明火燃烧和爆炸等，降低事故的危害性。

3、沉浸式液冷技术中冷却液与发热部件直接接触，理想的冷却液应该是一种廉价无毒的液体，具有优良的热物理性能，并与系统中直接接触的材料兼容，具有难燃或不燃的特性以便满足安全需要，并且需要同时具有高稳定性来实现较长的使用寿命，以及排放或废弃后的可降解性。近年来，氟化液作为冷却液的沉浸式液冷技术被应用于数据中心的热管理技术中，但其价格极其昂贵，不适合大规模的电池储能中使用；而且氟化液中的“含氟”物质，被光解、水解或热解后会产生危害人体和环境的物质。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种更安全、环保且成本较低的浸没式储能电池用冷却液及储能电池设备。

2、本发明第一方面提供一种浸没式储能电池用冷却液，包括水、绝缘油和破乳剂；所述水与所述绝缘油互不相溶，所述绝缘油的密度小于所述水的密度。

3、上述浸没式储能电池用冷却液，包括水、绝缘油和破乳剂，其中水与绝缘油互不相溶，且绝缘油的密度小于水的密度，形成分层的油相与水相；破乳剂中含有亲水亲油基团，亲水基团与水相结合，亲油基团与油相结合，进而可以稳定地分离油相与水相，这样可以形成从下至上的水层、破乳剂层及绝缘油层结构。在使用时，破乳剂层和绝缘油层处于水层之上，可以抑制水的挥发并阻碍水与电池的正负极等容易受水影响的部件接触发生短路，保证电池的安全性；而下层的水层的比热容较高，可以有效降低储能电池的发热温度，实现更好的控温效果。而破乳剂的加入，能够进一步防止绝缘油受热与水相溶，提高绝缘油层和水层之间的界面稳定性，保持水层、破乳剂层及绝缘油层结构的稳定性，进一步保证电池的安全性。

4、在一些实施例中，所述绝缘油的密度为0.80g/cm3~0.98g/cm3。

5、在一些实施例中，所述绝缘油为硅油绝缘油、矿物绝缘油和植物绝缘油中的至少一种。

6、在一些实施例中，所述硅油绝缘油选自甲基硅烷、二甲基硅氧烷、低聚度二甲基硅氧烷、三甲基甲硅烷、三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷及六氟二硅氧烷中的至少一种；和/或，

7、所述植物绝缘油选自fr3植物绝缘油、np植物绝缘油、rdb植物绝缘油、vinsoil植物绝缘油、biotemp植物绝缘油、midel植物油及pfae植物绝缘油中的至少一种；和/或，

8、所述矿物绝缘油选自10号油、25号油及45号油中的至少一种。

9、在一些实施例中，所述破乳剂选自环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚醚型破乳剂、烷基酚醛树脂聚氧化烯烃醚型破乳剂及脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚型破乳剂中的至少一种。

10、在一些实施例中，所述破乳剂选自dl32、ar36及ap221中的至少一种。

11、本发明第二方面提供了一种储能电池设备，包括储能电池以及冷却装置，所述冷却装置的冷却腔内设置有上述冷却液，所述储能电池位于所述冷却腔内且部分浸没于所述冷却液中。

12、在一些实施例中，所述储能电池包括第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分的上方且所述储能电池的正负极位于所述第二部分上，所述第一部分浸没于所述冷却液中，所述第二部分未浸没于所述冷却液中。

13、在一些实施例中，所述第一部分的高度占所述储能电池的总高度的75%~95%。

14、在一些实施例中，按体积百分含量计，所述冷却腔内的所述冷却液中所述水的体积占比为85~96%；所述破乳剂的体积占比为0.5~3%；所述绝缘油的体积占比为2~12%。

15、在一些实施例中，所述冷却装置设有进水口和出水口，所述冷却液中的破乳剂层高于所述进水口和所述出水口所在高度。

16、在一些实施例中，所述冷却腔内的水层的流速设置为2ml/s~5ml/s。

技术特征：

1.一种浸没式储能电池用冷却液，其特征在于，包括水、绝缘油和破乳剂；所述水与所述绝缘油互不相溶，所述绝缘油的密度小于所述水的密度。

2.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于，所述绝缘油的密度为0.80g/cm3~0.98g/cm3。

3.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于，所述绝缘油选自硅油绝缘油、矿物绝缘油和植物绝缘油中的至少一种。

4.如权利要求3所述的冷却液，其特征在于，所述硅油绝缘油选自甲基硅烷、二甲基硅氧烷、低聚度二甲基硅氧烷、三甲基甲硅烷、三甲氧基硅烷、五甲基二硅氧烷及六氟二硅氧烷中的至少一种；和/或，

5.如权利要求1~4任一项所述的冷却液，其特征在于，所述破乳剂选自环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚醚型破乳剂、烷基酚醛树脂聚氧化烯烃醚型破乳剂及脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚型破乳剂中的至少一种。

6.如权利要求5所述的冷却液，其特征在于，所述破乳剂选自dl32、ar36及ap221中的至少一种。

7.一种储能电池设备，其特征在于，包括储能电池以及冷却装置，所述冷却装置的冷却腔内设置有如权利要求1~6任一项所述的冷却液，所述储能电池位于所述冷却腔内且部分浸没于所述冷却液中。

8.如权利要求7所述的储能电池设备，其特征在于，所述储能电池包括第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分的上方且所述储能电池的正负极位于所述第二部分上，所述第一部分浸没于所述冷却液中，所述第二部分未浸没于所述冷却液中。

9.如权利要求8所述的储能电池设备，其特征在于，所述第一部分的高度占所述储能电池的总高度的75%~95%。

10.如权利要求8~9任一项所述的储能电池设备，其特征在于，按体积百分含量计，所述冷却腔内的所述冷却液中所述水的体积占比为85~96%；所述破乳剂的体积占比为0.5~3%；所述绝缘油的体积占比为2~12%。

11.如权利要求10所述的储能电池设备，其特征在于，所述冷却装置设有进水口和出水口，所述冷却液中的破乳剂层高于所述进水口和所述出水口所在高度。

12.如权利要求10所述的储能电池设备，其特征在于，所述冷却腔内的水层的流速设置为2ml/s~5ml/s。

技术总结
本发明涉及一种浸没式储能电池用冷却液及储能电池设备。其中浸没式储能电池用冷却液包括水、绝缘油和破乳剂，水与绝缘油互不相溶，绝缘油的密度小于水的密度。上述冷却液，可以形成从下至上的水层、破乳剂层及绝缘油层结构，在使用时，破乳剂层和绝缘油层处于水层之上，可以抑制水的挥发并阻碍水与电池的正负极等容易受水影响的部件接触发生短路，保证电池的安全性；而下层的水层的比热容较高，可以有效降低储能电池的发热温度，实现更好地控温效果。而且上述破乳剂的加入，能够进一步防止绝缘油受热与水相溶，提高绝缘油层和水层之间的界面稳定性，保持水层、破乳剂层及绝缘油层结构的稳定性，进一步保证电池的安全性。

技术研发人员：钟国彬,王超,徐凯琪,麦锽旺
受保护的技术使用者：广东新型储能国家研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23