CN212011199U - 一种钠硫电池模块保温箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钠硫电池模块保温箱，包括箱体、保温箱盖、加热板、电控柜，所述箱体侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板、气凝胶毡、碳纳米保温材料、特种VIP板和304不锈钢板。与现有技术相比，本实用新型能满足保温箱的各项性能指标，具有操作简节、组装方便、防护性好、单体失效影响面小等优点。

Description

一种钠硫电池模块保温箱

技术领域

本实用新型涉及钠硫电池领域，尤其是涉及一种钠硫电池模块保温箱。

背景技术

钠硫电池与其它化学电池区别的一个重要特点是钠硫电池必须运行在一个高温的环境中，正常工作温度达3000C～3500C左右，运行过程中对热管理要求极高。

钠硫电池进行模块化设计，所有模块内单体电池都在保温箱内。保温箱要保证电池在运行期间不收周围环境影响，箱内温度处在一个稳定的高温的状态。

钠硫电池专用真空保温箱是钠硫电池模块的辅助储存装置，要求具有加热、保温、功率调节等功能、结构紧凑、温度均匀性好、接线方便等特点；要求能保障钠硫电池模块在300-350℃工作温度环境中的正常安全运行。

公开号为CN203158517U的实用新型公开了一种钠硫电池模块专用保温箱，包括箱体,位于所述箱体顶部的保温箱盖，以及位于所述箱体前侧壁上的电控柜，所述箱体的侧壁包括从内到外依次设置的内壁、加热板、保温层和外壁，所述保温层包括从内向外依次设置的反射层、中空隔热层和真空保护层，所述的真空保护层是由真空材料制成的。反射层是由陶瓷纤维板制成的，真空保护层是由碳纤维板或者聚四氟乙烯板制成的，中空隔热层内的气压为标准大气压的一千分之一至一万分之一。

该钠硫电池模块专用保温箱侧壁的保温层由反射层、中空隔热层和真空保护层组成，反射层由陶瓷纤维板制成，真空保护层由碳纤维板或者聚四氟乙烯板制成，此设置仍无法保障钠硫电池模块的工作温度环境。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种温度均匀性好，保障钠硫电池模块的工作温度环境的钠硫电池模块保温箱。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种钠硫电池模块保温箱，包括箱体、保温箱盖、加热板、电控柜，其特征在于，所述箱体侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板、气凝胶毡、碳纳米保温材料、特种VIP板和304不锈钢板。

进一步地，所述气凝胶板的厚度为10毫米，所述气凝胶毡的厚度为18毫米，所述碳纳米保温材料的厚度为10毫米，所述特种VIP板的厚度为10毫米，所述304不锈钢板的厚度为3毫米。

进一步地，所述气凝胶毡和所述碳纳米保温材料间还设有ZS-1隔热涂层。

进一步地，所述箱体的尺寸为500mm×400mm×400mm，所述钠硫电池模块保温箱用于5kW的钠硫电池模块。

本实用新型还提供一种基于如上所述的一种钠硫电池模块保温箱的独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括四个钠硫电池模块保温箱和外壳，所述四个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装。

本实用新型还提供一种基于如上所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括两个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括加热板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

本实用新型还提供一种基于如上所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括四个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括加热板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

本实用新型还提供一种基于如上所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括两个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括304不锈钢板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

本实用新型还提供一种基于如上所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，包括四个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括304不锈钢板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

本实用新型还提供一种整体式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括箱体、保温箱盖、加热板、电控柜，所述箱体侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板、气凝胶毡、碳纳米保温材料、特种VIP板和304不锈钢板，所述整体式钠硫电池模块保温箱内部通过分割件分割为两行三列的区域，所述分割件包括依次连接的第一保护云母板、加热板和第二保护云母板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型钠硫电池模块保温箱从保温层材料的布局方案来看，各保温材料摆放顺序及大致厚度均合理，通过实验验证，箱体1结构外壁温升均不超过15℃，远低于保温箱的性能指标的25℃；内部各层保温材料，尤其是VIP板的最高工作温度均在100℃以内，满足其长期工作条件。

(2)本实用新型提供的独立拼接式钠硫电池模块保温箱，具有操作简节、组装方便；防护性好，单体失效影响面小；可以单独更换其中一个保温箱等优点。

(3)本实用新型提供的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，具有操作简单，组装方便；防护性好，单体失效影响面相对较小等优点。

(4)本实用新型提供的整体式钠硫电池模块保温箱，具有密封性好、温场均匀性好等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例5kW钠硫电池模块保温箱的主视剖面图；

图2为本实用新型实施例5kW钠硫电池模块保温箱的俯视剖面图；

图3为本实用新型实施例整体式钠硫电池模块保温箱7的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种5kW钠硫电池模块保温箱，包括箱体1、保温箱盖、加热板、电控柜，箱体1的尺寸为500mm×400mm×400mm，箱体1侧面的保温层选用气凝胶材料分为毡、板两种、ZS-隔热涂层、碳纳米保温材料4、特种VIP板5和304不锈钢板6组成，侧面保温层采用两种不同设计，壁厚分别为51mm和52mm均包含3mm钢板外壁。

下面分别从保温箱的具体结构和实验数据分析进行详细描述。

1、具体结构

具体设计方案见表1，采用箱体1侧面保温层的结构设计如图1和图2所示。

表1保温层的材料布局和厚度(由内向外)

(单位：毫米)

如表1所述，设计一中，箱体1侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板2、气凝胶毡3、碳纳米保温材料4、特种VIP板5和304不锈钢板6，

气凝胶板2的厚度为10毫米，气凝胶毡3的厚度为18毫米，碳纳米保温材料4的厚度为10毫米，特种VIP板5的厚度为10毫米，304不锈钢板6的厚度为3毫米。

设计二中，在气凝胶毡3和碳纳米保温材料4间设有ZS-1隔热涂层，ZS-1隔热涂层的厚度为1mm。

2、保温箱测试实验

下面对保温箱的性能指标、实验过程、研究结论三个方面对保温箱测试实验分别进行描述。

2.1、保温箱的性能指标

根据钠硫电池本身的运行特性，钠硫电池保温箱需达到以下指标：

1)保温箱加热总驱动功率≤10kW(保温箱容积≤1m³时)；

2)升温速率：1～10℃/小时，可控可调；

3)保温箱外表温升≤25K(争取达到≤10K)；

4)保温箱体1内的温差≤10℃。

2.2、实验过程

对上述的5KW钠硫电池模块保温箱进行试验，获取稳定温度分布情况数据如表2所示。

表2350℃试验设计方案温度分布情况(室温30℃)(单位：℃)

其具体温度降幅情况如下：

从试验所测数据来看，在内壁350℃，环境温度30℃条件下，外壁温升为13.4℃左右，VIP材料所承受最高温度为95.4℃，均满足设计需求并保证所使用的材料在可靠工作环境下。

试验方案所采用的各保温材料厂家提供导热系数参考值罗列如表3所示。

表3厂家提供的导热系数参考值(单位w/m，k)

通过上述资料可以得出以下分析：

a)VIP材料有较为严格的工作温度限制，长期工作应尽量维持在100℃以下，瞬时温度不能超过180℃，所以应当将其放置在最外层，温度己经降低到其工作环境以内的位置使用。

b)对比碳纳米保温材料4和气凝胶毡3村料，在275℃以上的工作环境中，气凝胶毡3的导热系数低于碳纳米材料，其保温效果更好，所以应当将气凝胶毡3材料置于碳纳米材料之前以发挥更好功效。

实际操作中发现，气凝胶毡3材料较软，无法支撑结构形状和受力，所以，可采用部分气凝胶板2材料以保证结构强度。

2.3、研究结论

从保温层材料的布局方案来看，各保温材料摆放顺序及大致厚度均合理，从实际实验结构来看，本次试制的箱体1结构外壁温升均不超过15℃，远低于保温箱的性能指标的25℃。

内部各层保温材料，尤其是VIP板的最高工作温度均在100℃以内，满足其长期工作条件。

实施例2

本实施例提供一种25kW钠硫电池模块保温箱，其结构设计包括以下三个技术方案。

一、独立拼接式钠硫电池模块保温箱

25kW钠硫电池模块独立保温箱模块是在实施例1提供的5kW钠硫电池模块保温箱的基础上，采用四个完全独立的保温箱拼接，在外部加外壳封装。该设计方案的特点是操作简节、组装方便；防护性好，单体失效影响面小；可以单独更换其中一个保温箱。

二、非独立拼接式钠硫电池模块保温箱

此方案采用两个保温箱拼接，在保温箱的拼接面去除保温层，仅有加热板及保护云母板或者仅有不锈钢板及保护云母板。拼接面采用引出脚与外壳焊接，以达到固定并减少与外壳的传热。采用2个或4个保温箱拼接。该设计方案的特点是操作简单，组装方便：防护性好，单体失效影响面相对较小。

三、整体式钠硫电池模块保温箱7

如图3所示，整体式钠硫电池模块保温箱7是将25kW钠硫电池模块作为一个整体考虑，在模块内部进行分割，构成两行三列的排布方式，中间分割裁量两面云母板夹加热板的方式，内部放置钠硫电池9。该设计方案的特点是保温箱整体设计，密封性好；温场均匀性好。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钠硫电池模块保温箱，包括箱体(1)、保温箱盖、加热板、电控柜，其特征在于，所述箱体(1)侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板(2)、气凝胶毡(3)、碳纳米保温材料(4)、特种VIP板(5)和304不锈钢板(6)。

2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱，其特征在于，所述气凝胶板(2)的厚度为10毫米，所述气凝胶毡(3)的厚度为18毫米，所述碳纳米保温材料(4)的厚度为10毫米，所述特种VIP板(5)的厚度为10毫米，所述304不锈钢板(6)的厚度为3毫米。

3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱，其特征在于，所述气凝胶毡(3)和所述碳纳米保温材料(4)间还设有ZS-1隔热涂层。

4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱，其特征在于，所述箱体(1)的尺寸为500mm×400mm×400mm，所述钠硫电池模块保温箱用于5kW的钠硫电池模块。

5.一种基于如权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱的独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括四个钠硫电池模块保温箱和外壳，所述四个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装。

6.一种基于如权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括两个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括加热板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

7.一种基于如权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括四个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括加热板和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

8.一种基于如权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括两个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括304不锈钢板(6)和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

9.一种基于如权利要求1所述的一种钠硫电池模块保温箱的非独立拼接式钠硫电池模块保温箱，其特征在于，包括四个相互拼接的钠硫电池模块保温箱，所述两个钠硫电池模块保温箱通过所述外壳封装，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面包括304不锈钢板(6)和保护云母板，所述钠硫电池模块保温箱的拼接面通过引出脚与所述外壳焊接。

10.一种整体式钠硫电池模块保温箱，包括箱体(1)、保温箱盖、加热板、电控柜，其特征在于，所述箱体(1)侧面的保温层由内到外依次包括气凝胶板(2)、气凝胶毡(3)、碳纳米保温材料(4)、特种VIP板(5)和304不锈钢板(6)，所述整体式钠硫电池模块保温箱(7)内部通过分割件(8)分割为两行三列的区域，所述分割件(8)包括依次连接的第一保护云母板、加热板和第二保护云母板。

Images