具有集成式能量存储系统的建筑材料技术方案

本发明专利技术总地涉及能量存储系统，这些能量存储系统包括制造的建筑材料，在建筑材料中嵌入有电池系统。该制造的材料通常作为建筑面板提供，比如用于建筑物、地板、工作台面或楼梯的内部或外部覆层的面板。面板包括至少一个电池装置或电池组件，该至少一个电池装置或电池组件由建筑材料形成和/或与建筑材料结合。在优选的实施例中，通过使粘性建筑材料前体围绕电池装置或组件流动并使前体固化以使建筑材料固结来形成面板。面板可以任何数量的各种布置进行电连接，这可以基于能量存储系统的具体应用场合来选择。

Building Materials with Integrated Energy Storage System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成式能量存储系统的建筑材料相关申请本申请要求于2016年12月15日提交的美国临时专利申请序列号第62/434,869号的权益，其全文以参见的方式纳入本文。专利技术背景
本专利技术总地涉及诸如内部覆板和外部覆板、地板面板、工作台面或楼梯之类的建筑材料，在建筑材料中嵌入有集成式能量存储系统。
技术介绍
分布式能量存储系统用于许多应用场合，比如维持安全系统的临界载荷、在停电期间提供备用电源、维持电敏设备的电力质量、提供浪涌保护以防止设备损坏、转移电气负载以避免在高峰使用期间更高的费用、以及为可再生能源发电系统提供存储和提取。然而，传统的能量存储系统具有许多缺点。例如，传统的系统非常庞大并占据建筑物内的大量空间。在许多情况下，整个房间专门用于容纳和维护传统的能量存储系统。尽管传统系统起到了功能上的目的，但它们典型地在美学上而言是不美观的，并且必须努力隐藏系统。而且，在建筑物和家中安装和维护传统系统通常是耗时且昂贵的。最后，已经证明难以将能量存储解决方案结合到建筑结构中，使得当连接时，电池的基本构建块(即，电池单元)在整个结构中更加分散，从而如果一个单元或部件引发热事件，则在传播保护方面提供无与伦比的安全优势。所需要的是安全、不可见或在美学上美观的能量存储系统，这种系统需要很少或不需要专用存储空间。
技术实现思路
在本专利技术的一种实施例中，提供了一种具有集成能量存储系统的建筑面板。该建筑面板包括至少一个电池组件，该电池组件包括嵌入在制造的建筑材料内的至少一个电池单元。该至少一个电池组件包括外表面，并且该外表面的大部分由建筑材料覆盖有和/或结合于与建筑材料。该至少一个电池组件包括电连接器，这些电连接器可操作成将该至少一个电池组件与面板外部的电回路相连接。还提供了一种包括多个建筑面板的壁结构。在另一种实施例中，提供了一种向建筑物、居所、设施或其任何部分提供电力的方法。该方法包括将包括如本文所述的多个建筑面板的壁安装到建筑物的表面上，并将多个建筑面板连接至与电源联接的电回路。该方法还包括使用电源对至少一个面板的至少一个电池单元充电，并选择性地将该至少一个面板与电源断开，并从嵌入该至少一个面板内的至少一个电池单元中提取电力，以在建筑物内使用。在又一种实施例中，提供了一种建筑面板，该建筑面板具有包括至少一个电池装置的集成能量存储系统。电池装置具有外表面，该外表面的大部分与制造的建筑材料接触和/或结合。该至少一个电池装置嵌入在建筑材料内。通过使粘性建筑材料前体绕上述至少一个电池装置而流动来形成面板，以使该至少一个电池装置嵌入到粘性建筑材料前体中，并使粘性建筑材料前体固化，以使粘性建筑材料固结，从而形成建筑材料。在再一种实施例中，提供了一种制造具有集成式能量存储系统的建筑面板的方法。该方法包括使粘性建筑材料前体绕至少一个电池装置流动，以使该至少一个电池装置嵌入在粘性建筑材料前体内。该方法还包括使粘性建筑材料前体固化，以使粘性建筑材料固结，从而至少部分地将电池装置包封在建筑材料内。附图说明图1是根据本专利技术的一种实施例的包括多个建筑面板的壁结构的局部正视图；图2是示出了根据图1的壁结构的一种实施例的内部部件的放大剖视图；图3是示出了根据图1的壁结构的另一种实施例的内部部件的放大剖视图；图4是示出了根据图1的壁结构的另一种实施例的内部部件的放大剖视图；图5是示出了根据图1的壁结构的另一种实施例的内部部件的放大剖视图；图6是根据本专利技术的一种实施例的包括嵌入在其中的电池单元的建筑面板的正视图；图7是示出了根据本专利技术的一种实施例的包括有电池装置的建筑面板的正视图，该电池装置嵌入在建筑面板中并构造成可拆卸地接纳电池单元；以及图8是示出被接纳在根据图7的实施例的建筑面板的电池装置内的电池单元的立体图。图9是示出了根据本专利技术的一种实施例的具有两个电池单元的建筑面板的后表面立体图，这两个电池单元被接纳在嵌入于面板中的电池装置内。具体实施方式本专利技术的实施例涉及用于集成能量存储系统的建筑面板。能量存储系统能够存储一定量的化学能并在需要时将化学能转换成电能，例如以向包括面板的建筑物、居所或设施供给电力。在一种或多种实施例中，能量存储系统可包括单独的面板、多个面板、或者整个墙壁、地板、工作台面、楼梯或其任何部分。能量存储系统通常包括嵌入在一个或多个建筑面板内的至少一个电池组件。该一个或多个电池组件可以单独使用以提供独立的电力，或者可通过包括多个建筑面板的壁结构、地板覆盖物、工作台面或楼梯提供更大范围的电力。参照图1，集成能量存储系统被设置成由多个固定于壁安装结构30的建筑壁面板20构成的壁结构10。多个面板包括至少一个电池组件40，该至少一个电池组件40在结构上和电气上集成在壁结构10内。面板20通常由制造的建筑材料构成。如本文所使用的，“制造的”建筑材料是指人造或加工的材料，其不存在于自然界中并且构造成用作美观的墙壁覆盖物、覆层、立面、地板、工作台面或楼梯。制造的建筑材料不包括原始的或未加工的建筑材料，比如原始的或未加工的粘土、石材和木材。然而，制造的建筑材料可由如下的原材料或天然材料形成，这些原材料或天然材料已经被加工以产生与包含它的原材料或天然材料不同形式、结构和/或功能的材料。例如，制造的建筑材料可通过将原材料研磨成颗粒并将研磨好的材料与粘合剂或其它合成材料混合而形成。在某些实施例中，制造的建筑材料包括选自以下构成的组：合成树脂材料、混凝土、陶瓷、石英、玻璃、木屑、锯末、灰泥、石膏、玻璃纤维和碳纤维中的一种或多种成分。可以对制造的建筑材料进行选择以提供与电池组件40相结合使用的优选的热特性。在某些实施例中，建筑材料可具备相对低的导热率，这种相对低的导热性将会操作而使电池组件与诸如太阳辐射之类的外部热源隔离。在其它实施例中，建筑材料可具备足够的导热率，从而允许其具备一定的散热特质，用于从电池组件中提取热量。在任一情况下，建筑材料可允许在一系列操作环境和条件范围内更高效地操作电池单元。在某些实施例中，制造的建筑材料可具有约0.05至约10W/(mK)(瓦/(米×度))、约0.1至约7.5W/(mK)、更优选地约0.5至约5W/(mK)的导热率。使用的具体材料可取决于许多因素，包括美感和功能考虑因素。在某些优选实施例中，通过利用粘性建筑材料前体在如本文所述的至少一个电池装置或组件上包覆成形来制造面板20。如本文所使用的，“包覆成形”是指使粘性建筑材料前体绕电池装置流动以使该装置嵌入粘性建筑材料前体内的工艺。包覆成形还包括包覆模制的概念，在包覆模制中，物体插入到模具空腔中，并且将粘性材料引入到模具与物体之间的空间中。粘性建筑材料前体典型地包括本文所述的一种或多种液体或半液体形式的制造的建筑材料。可在包覆成形之前处理(例如加热)粘性前体。在某些实施例中，粘性建筑材料前体通过流入模具中而根据期望成形。在这样的实施例中，电池装置或组件可在前体流动之前悬置在模具中，使得前体可以绕电池装置的大部分(大于50％)、大于70％、大于90％、或大于95％的部分流动并接触。以这种方式，在本专利技术的实施例中使用的包覆成形工艺类似于塑料工业中常用的包覆模制工艺。然后，使粘性建筑材料前体固化，以使粘性建筑材料固结，并且至少部分地将电池装置包封在建筑材料内。在某些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有集成式能量存储系统的建筑面板，所述集成式能量存储系统包括至少一个电池组件，所述电池组件包括嵌入在制造的建筑材料内的至少一个电池单元，所述至少一个电池组件包括外表面，所述外表面的大部分由所述建筑材料覆盖成形而成和/或与所述建筑材料相结合，所述至少一个电池组件包括电连接器，所述电连接器能够操作而将所述至少一个电池组件与所述面板外部的电回路连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 62/434,8691.一种具有集成式能量存储系统的建筑面板，所述集成式能量存储系统包括至少一个电池组件，所述电池组件包括嵌入在制造的建筑材料内的至少一个电池单元，所述至少一个电池组件包括外表面，所述外表面的大部分由所述建筑材料覆盖成形而成和/或与所述建筑材料相结合，所述至少一个电池组件包括电连接器，所述电连接器能够操作而将所述至少一个电池组件与所述面板外部的电回路连接。2.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述建筑材料包括选自以下构成的组：合成树脂材料、混凝土、陶瓷、玻璃、石英、木屑、锯末、灰泥、石膏、玻璃纤维和碳纤维中的一种或多种成分。3.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述建筑材料是不透明的，使得通过所述建筑材料是看不到所述电池单元的。4.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述面板还包括与所述至少一个电池组件相关联的电子电路，所述电子电路能够操作而监视和/或控制所述电池单元状态或运行的至少一个方面。5.如权利要求4所述的建筑面板，其特征在于，所述电子电路嵌入在所述建筑材料内。6.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述面板还包括紧固元件，所述紧固元件构造成将所述面板固定至壁安装结构。7.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述面板包括多个电池组件。8.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述电池组件包括多个串联或并联地电连接的电池单元。9.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述建筑面板具有至少一个构造成具有耐候性的表面。10.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述建筑面板的厚度尺寸小于所述面板的长度或宽度尺寸的25％。11.如权利要求1所述的建筑面板，其特征在于，所述电池组件包括与所述至少一个电池单元相关联的电子电路，所述电子电路能够操作而监视和/或控制所述电池组件状态或运行的至少一个方面。12.一种具有集成式能量存储系统的建筑面板，所述集成式能量存储系统包括至少一个电池装置，所述电池装置具有外表面，所述外表面的大部分与制造的建筑材料相接触和/或相结合，所述至少一个电池装置嵌入在所述建筑材料内，所述面板通过以下方式形成：使粘性建筑材料前体绕所述至少一个电池装置流动，以使所述至少一个电池装置嵌入在所述粘性建筑材料前体中，并使所述粘性建筑材料前体固化，以使所述粘性建筑材料固结，从而形成所述建筑材料。13.如权利要求12所述的建筑面板，其特征在于，所述至少一个电池装置包括至少一个电池单元。14.如权利要求12所述的建筑面板，其特征在于，所述至少一个电池装置包括套，所述套构造成可拆卸地接纳至少一个电池单元。15.一种壁结构，所述壁结构包括多个根据权利要求1至11中任一项所述的建筑面板。16.如权利要求15所述的壁结构，其特征在于，所述多个面板可拆卸地固定于安装结构。17...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·科斯托斯，
申请(专利权)人：斯皮尔电力系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US