储能电池 浸没式液冷 应用与优缺点

一、定义与应用

1. 定义：将发热电子元器件整体或部分浸没在非导电惰性流体介质中实现循环散热的液冷方式。

2. 应用领域：电子设备，逐渐应用于电动车辆用电池系统与储能电池系统。

二、系统循环

1. 一次侧循环：室外冷却设备（冷却塔或冷水机组）与热交换单元热交换，带走冷却液热量。

2. 二次侧循环：冷却液与液冷箱内发热器件热交换，传递热量给冷却液 。

三、分类及特点 （一）单相浸没式液冷

1. 散热原理：液体通过液 - 液热交换器传递热量。

2. 冷却液特点及种类：采用高沸点冷却液，如碳氢化合物（矿物油、植物油等）、硅基油，吸热后保持液态，无需气密密封容器。

3. 循环类型：泵驱动和自然对流两种，以泵驱动为主。

4. 优势：应用范围大、成熟度高、冷却液价格低、部署成本低、风险小、可在多种环境条件下使用。

（二）两相浸没式液冷

1. 散热原理：遇热由液态转化为气态，通过冷凝器将气态冷却液转化回液态。

2. 冷却液特点及种类：以氟化液为主，受热可从液态变为气态，利用相变潜热散热，散热效率高 。

3. 工作过程：设备完全浸没在装有低沸点冷却液的密闭罐体，热量被吸收，冷却液升温沸腾变为气态，蒸汽上升形成气相区，与冷却器接触凝结成液体滴落回容器，冷却器中被加热冷却液通过循环冷却系统排热。

4. 优势：高充放电倍率下温控能力优异，可减少系统介电流体用量实现与单相相等控温效果，利于电池系统轻量化。

5. 不足：气液相变冷却涉及气体产生与压力变化，在移动平台（如电动车）上使用的安全问题需进一步研究论证。

四.浸没式液冷电池储能系统优劣势分析

优点：

1. 消防安全性高：彻底解决电池消防问题，电池过充过放、短路时不发生热失控，单电池故障热量快速传递，冷却液可灭火，避免起火与热蔓延。

2. 传热与性能提升：冷却液直接与电芯热交换，提升传热效率与运行温度一致性，减小电池及电芯温差，提高可用容量与循环寿命，降低使用成本。

3. 提升体积能量密度：提高储能系统箱体积能量密度，解决储能电站建设用地受限下的占地问题。

4. 冷却效率高能耗低：采用集中式冷却技术，提高冷却效率，降低能耗。

缺点：

1. 成本高：制造成本高，维护成本也高。

2. 重量能量密度低：重量能量密度低，不适用于电动车辆。