中國儲能網(wǎng)訊：在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，儲能電池技術(shù)作為連接可再生能源與傳統(tǒng)電網(wǎng)的關(guān)鍵杯梁，其技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新顯得至關(guān)重要。隨著電動汽車市場的快速崛起以及可再生能源的廣泛應(yīng)用，對儲能電池的性能要求也日益提高。
尤其是在熱失控、能量密度、充電速度和安全性等方面，現(xiàn)有的儲能電池技術(shù)已難以滿足市場的需求。因此，對儲能電池技術(shù)進行革新成為了行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
在高功率和大容量的儲能系統(tǒng)中，電池在放電過程中會產(chǎn)生大量熱量。如果這些熱量不能迅速且均勻地散發(fā)，就可能導(dǎo)致電池組之間的溫差過大，從而影響電池的壽命和安全。傳統(tǒng)的底部液冷散熱方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，但無法有效冷卻遠離液冷板的電池部分，導(dǎo)致電池內(nèi)部存在局部高溫區(qū)。
技術(shù)背景與運用
當前，大量提升產(chǎn)品性能效率的突破性新技術(shù)得到應(yīng)用的同時，行業(yè)瓶頸與安全危機也越來越突出，尤其是鋰離子電池的熱失控問題。傳統(tǒng)上，行業(yè)內(nèi)解決電池熱問題主要通過優(yōu)化電芯外部系統(tǒng)來實現(xiàn)，但效果有限。因此，暢能達決定從內(nèi)部材料體系入手，進行技術(shù)創(chuàng)新。
暢能達科技在基于相變超薄均熱板提出了“6+1”電芯材料體系的散熱以解決儲能電池存在的熱管理問題?！?+1”新型電池材料體系"是在“銅箔-石墨-隔膜-電解液-鋁箔-LixMO2”舊材料體系基礎(chǔ)上添加熱導(dǎo)率≥10000W/mK的超薄均熱板，顯著提升電池等效熱導(dǎo)率。
儲能鋰電池充放電過程中內(nèi)部溫度要高于外部溫度，且電流越大，電芯內(nèi)外溫差越大；儲能電池液冷散熱水冷板通常布置于底部，電池底部散熱效果明顯優(yōu)于頂部散熱，導(dǎo)致電池在豎直方向存在很大的溫差。
在“6+1”新型電池材料體系中我們通過超薄均熱板器件在電芯內(nèi)部搭建一個高導(dǎo)熱通道，提高電芯整體的等效熱導(dǎo)率，將熱量高效傳遞至底部液冷實現(xiàn)熱量耗散，降低電芯最高溫度、內(nèi)外溫差以及豎直方向的溫差，使電池的溫度控制在最佳溫度區(qū)間，從而提高儲能電池的壽命。
此外在低溫（零下）環(huán)境下通過反向加熱使電池快速升溫至可使用溫度區(qū)間以解決電池的充放電問題。通過我們所研發(fā)的超薄均熱板器件搭建高導(dǎo)熱通道，不僅實現(xiàn)儲能電池的高效散熱，還能實現(xiàn)儲能電池的高效預(yù)熱，從而防止與抑電池熱失控。
“6+1”電芯材料體系介紹
為了解決這一問題，暢能達科技提出了一種創(chuàng)新的“6+1”電芯材料體系。傳統(tǒng)的鋰離子電芯材料體系包括以下幾部分：銅箔、鋁箔、陽極材料、陰極材料、隔膜和電解液。這種組合方式雖然在早期取得了良好的應(yīng)用效果，但在面對超大尺寸儲能電芯和高倍率充放電時，仍存在一些瓶頸。
暢能達的“6+1”電芯材料體系是在傳統(tǒng)的電池材料基礎(chǔ)上，增加了一種超薄均熱板，其熱導(dǎo)率超過10000W/mK，顯著提高了電池的等效熱導(dǎo)率。這種超薄均熱板在電芯內(nèi)部建立了一個高導(dǎo)熱通道，有效地將熱量傳遞到底部液冷板，實現(xiàn)熱量的快速耗散。
圖1 “6+1”電芯材料體系
在“6+1”新型電池材料體系中超薄均熱板器件的工作環(huán)境特殊，要求器件具有耐腐蝕、耐壓等性能，如表-1所示。
表-1 性能描述
“6+1”電芯材料體系的優(yōu)勢
1.高導(dǎo)熱率：相變傳熱材料的引入使得整個電芯的熱導(dǎo)率大幅提高，解決了傳統(tǒng)電芯在高倍率充放電時的熱管理難題。
2.輕量化設(shè)計：通過優(yōu)化材料和工藝，實現(xiàn)了電芯的超薄化和輕量化，這不僅提高了能量密度，還降低了制造成本。
3.柔性化設(shè)計：新型VC均熱板支持30W的散熱功率，并且可以實現(xiàn)90°彎折，支持柔性設(shè)計，這為電池的應(yīng)用場景提供了更多的可能性。
4.安全性提升：通過優(yōu)化電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引入新型材料，顯著降低了熱失控的風險，提高了電池的安全性。
應(yīng)用前景與市場潛力
“6+1”電芯材料體系的成功研發(fā)，標志著暢能達在鋰離子電池領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位?；诔【鶡岚宓膬δ茈姵責峁芾砑夹g(shù)使得電池模組在高功率的工作環(huán)境下仍然可以達到快速散熱的目的；電池內(nèi)部的溫度差控制在 5℃以內(nèi)，延長電池的使用壽命，提升安全性。
如圖2所示超薄均熱板根據(jù)需求設(shè)計為I形，超薄均熱板具有較高的熱導(dǎo)率，可以高效傳遞熱量以實現(xiàn)熱量耗散，有效降低電芯最高溫度以及豎直方向的溫差，減少熱量集中，使電池的溫度控制在最佳溫度區(qū)間，從而提高電池壽命。
圖2 基于超薄均熱板的儲能電池熱管理方案
該體系不僅適用于儲能領(lǐng)域，還可以廣泛應(yīng)用于電動汽車、便攜式電子設(shè)備等多個領(lǐng)域。隨著全球?qū)π履茉春蛢δ苄枨蟮牟粩嘣鲩L，“6+1”體系有望在未來幾年內(nèi)成為市場主流，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
通過這些創(chuàng)新技術(shù)，暢能達科技的“6+1”電芯材料體系不僅提高了儲能電池的性能，還確保了電池的安全性和穩(wěn)定性，為儲能市場的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持。
