[发明专利]相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统

说明书

本发明公开了一种相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统，其中，锂电池包括电池本体，所述电池本体外围包覆有相变材料，且电池本体可沿相变材料自由进行取出或插入，所述相变材料在靠近电池本体内侧面嵌入冷管。本发明利用冷管嵌入相变材料组合的方式对锂电池进行散热，该组合与电池表面贴合，嵌入的冷管与电池表面贴合，该组合便于锂电池取出与插入；本发明正常工作下，在电池表面温度未达到热失控临界温度，使用冷风在冷管中进行循环散热，冷风可使用飞机上压气机进行引气；本发明正常工作下，在电池表面温度达到或超过热失控临界温度，或有烟气放出时，使用液氮在冷管中进行强力循环散热，避免热失控。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统。

背景技术

随着航空业的迅速发展，航空碳排放对环境的影响日益严峻，由此引发了各类多电/全电飞机的广泛发展。而目前，锂电池因良好的充放电性能及使用寿命，已成为各种多电与全电飞机动力装置的主要候选电源。但电池自身的热不稳定性，以及电池在过充、过放、短路等异常情况下的热量释放，易导致电池因温度过高而热失控，造成起火燃烧，严重威胁电池系统及飞机的运行安全。为了均衡电池系统中各单体的温度均匀性，提升电池使用性能，同时避免电池因产热而导致热堆积问题，就需要为锂电池动力装置配备电池热管理系统。

现有的电池热管理装置大体可分为三种：风冷散热、液冷散热、相变材料散热。其中，相变材料散热是一种化学稳定性好、安全性高的一种散热方式。相变材料是一种功能性材料，通过利用自然界能量进行能量存储和温度控制，在一定温度范围内可以改变自身的物理状态。相变材料在相变完成前自身的温度几乎维持不变，具有宽温度平台，可以吸收或释放相当大的潜热。

当前，缺少一种良好的航空锂电池散热的电池热管理及热失控抑制系统，使航空锂电池在使用过程中保持合理的电池温度，同时在电池热失控发生前对电池进行强力降温，保证电池使用安全。

现有技术一：专利申请号为“202020375780.9”的一种新型电动汽车锂电池综合热管理系统，如图1-3所示，其技术方案为：锂电池箱体模块7和空调系统的室内换热器5通过制冷剂并联，夏季高温工况下，锂电池箱体框架9内的相变材料吸收锂电池放电过程产生的热量，维持锂电池温度在合适工作温度范围内，当检测到锂电池温度超过40℃时(注：相变材料的相变温度点为40℃，如锂电池温度超过40℃，则表明相变材料已经基本融化不再具有吸热能力)，电磁阀A₆和电磁阀B₈打开，低温液态制冷剂通入锂电池箱体7内，在紫铜管10内蒸发吸收热量，降低相变材料的温度，相变材料逐渐由液态变成固态，恢复吸热能力，从而抑制锂电池温度的继续上升；冬季低温工况下，锂电池箱体7先利用锂电池外部加热技术使锂电池和相变材料达到40℃，相变材料完全融化，并在箱体7外层进行相应的保温措施，当检测到锂电池温度低于20℃时，电磁阀A₆和电磁阀B₈打开，高温气态制冷剂通入锂电池箱体7内，在紫铜管10内冷凝放热，提升相变材料的温度，相变材料逐渐由固态变成液态，恢复放热能力，从而防止锂电池温度继续下降。

现有技术一的缺点为：

该系统只使用相变材料进行散热，散热效果稍差；在电池表面温度达到或超过热失控温度界限值时，没有强制散热方式对锂电池表面温度进行散热，避免电池热失控发生；没有相关阻隔方式对电池热失控电池的火焰传播进行阻隔。