本实用新型专利技术提供一种基于固固相变材料的电池热管理装置，属于电池热管理技术领域，包括燃料电池堆，燃料电池堆包括若干个单体燃料电池，燃料电池堆外套设有外箱体，外箱体内填充有固固相变材料，固固相变材料内设置有与外部冷却液源连通的冷却管；采用固固相变材料不存在过冷和相分离现象，可直接加工成型，避免了固液相变时的泄露和腐蚀；在电池受到撞击时有更稳定，减少壳体变形出现缝隙液体容易泄露的风险；冷却管直接设置在外箱体内部，与固固相变材料充分接触，有效的排出固固相变材料吸收的热量，结构简单且散热效率提高。结构简单且散热效率提高。结构简单且散热效率提高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于固固相变材料的电池热管理装置
[0001]本技术涉及电池热管理
，特别涉及一种基于固固相变材料的电池热管理装置。
技术介绍
[0002]随着氢燃料电池的发展，氢燃料电池的运用愈加广泛，在燃料电池车领域，其零排放、无噪声、充能时间短、启动快、续航长等优势，使其发展前景广阔。质子交换膜燃料电池对运行温度要求较高，最佳温度区间在80℃左右。运行温度过低，将降低燃料电池的性能；运行温度过高，会导致膜脱水从而影响电池寿命，甚至引起燃烧。目前燃料电池散热主要为空气对流散热和水冷散热，但其均有散热效果不均的缺点，这将使燃料电池温度不均而导致局部发电效率不同，影响燃料电池效率和寿命。
[0003]现有技术中公开号为CN110854463A的专利技术专利用于车辆的电池冷却装置，公开了包括：多个单电池盖，设置在所述多个单电池的至少一些单电池之间，并且包括通过与所述单电池盖相邻的所述单电池的发热来加热的相变材料；和冷却板，设置成经由所述单电池盖与所述相变材料交换热量，其中用于冷却所述相变材料的冷却水流过所述冷却板。多个单电池之间设置单电池盖，单电池盖内设置相变材料，在单电池盖下方设置冷却板；由于相变材料可以通过单电池的发热来加热，同时通过冷却水来冷却，因此在单电池的冷却期间可以连续重复相变材料的相变(固体
→
液体)；当单电池被相变材料冷却时，相变材料可能由于相变而连续产生潜热，从而有效地冷却单电池；该装置冷却板位于底部与相变材料的换热效率低；采用固液相变材料相变过程中体积变化大，且易泄露；特别在电池受到撞击时，极易出现液态相变材料泄露的问题；
[0004]氢燃料电池车的安全性一直是人们关注的重点，对于具有较大碰撞风险的汽车来说，燃料电池一旦受到猛烈撞击或在撞击中被穿透。燃料电池将容易迅速燃烧并传递热量至周围，进而引发爆炸；
[0005]现有技术中公开号为CN212257625U的技术专利一种填充相变胶囊的两相浸没式电池液冷箱，电池部分或全部浸没于氟化液中；相变胶囊填充于电池与电池以及电池与箱体之间的间隙，以此来节省氟化液的用量；当电池开始工作时，温度逐渐升高，电池所产生的热量被填充的氟化液以及相变胶囊带走，在散热的初始阶段，氟化液以及相变胶囊内的相变材料利用显热来吸收电池所产生的热量，随着电池释放热量的不断增加，当电池表面温度升高到氟化液沸点以及相变胶囊内相变材料的熔点时，氟化液开始沸腾，与此同时，相变胶囊内的相变材料开始融化；沸腾产生的氟化液蒸汽在翅片表面凝结，凝结的热量随即被位于箱体上盖板内部冷却盘管内的冷却工质带走；该装置虽然采用相变胶囊在电池受到撞击时具有一定的减震效果，但是该申请的散热装置也位于电池的外部，散热效率低效果不好，而且相变胶囊中的相变材料采用的是固液相变材料，例如专利实施例中的十八烷，也存在上述容易泄露的问题；
[0006]综上，现有技术中电池的散热及热管理装置，采用传统的固液相变材料在相变过
程中体积变化大，且易泄露，长期相变容易变性；而且与散热冷却装置的结合不够充分，散热效率低。
技术实现思路
[0007]本技术为克服以上技术问题，提供一种基于固固相变材料的电池热管理装置，本技术的技术方案如下：一种基于固固相变材料的电池热管理装置，包括燃料电池堆，所述燃料电池堆包括若干个单体燃料电池，所述燃料电池堆外套设有外箱体，所述外箱体内填充有固固相变材料，所述固固相变材料内设置有与外部冷却液源连通的冷却管。
[0008]上述方案中，固固相变材料是通过物质晶体结构的转换来吸收和释放热量，体积变化小，可以很好的用于储热散热，能够与冷却管中的冷却液交换热量，实现燃料电池堆产生热量的排出，实现对燃料电池堆的热管理。
[0009]尤其是当燃料电池堆受到撞击造成失火时，若起火较小，固固相变材料可以快速吸收热量，结合外箱体的封闭环境，基本能够实现自熄，减少损失；若起火较大，固固相变材料均为固态，能够覆盖燃料电池堆，起到阻止空气进入的作用，使得难以燃烧，并隔绝热量防止热量传递至周围引发其他燃烧或爆炸，能够起到保护作用。
[0010]优选地，所述冷却管环绕单体燃料电池布置，增大接触面积，提高换热效率。
[0011]优选地，所述冷却管包括伸出外箱体的冷却液进口管和冷却液出口管，所述冷却液进口管和冷却液出口管分别位于外箱体的两端，所述冷却液进口管外接冷却液源。
[0012]优选地，所述单体燃料电池之间间隔设置，所述冷却管位于单体燃料电池之间的间隔位置，能够作用于两侧的单体燃料电池产生热量交换。
[0013]优选地，所述单体燃料电池之间间隔30mm，所述冷却管中心与单体燃料电池的间距为15mm。
[0014]优选地，所述冷却管呈蛇形设置，此种布置方式能够布置的管道足够多，路径足够长，使得冷却液更好地吸收热量。
[0015]优选地，所述冷却管包括若干个直管和弯管，所述直管与单体燃料电池平行，所述弯管用于连接各个直管。
[0016]优选地，所述固固相变材料为阻燃相变材料，现有技术中的带有阻燃性能的固固相变材料即可。
[0017]优选地，所述外箱体采用阻燃金属板，阻燃防爆。
[0018]优选地，所述单体燃料电池之间串联连接，所述燃料电池堆通过单体燃料电池端部的金属帽连接外电路。
[0019]优选地，所述固固相变材料的相变温度处于电池最佳工作温度范围内；所述固固相变材料的相变温度为75℃。
[0020]优选地，所述固体相变材料由石蜡、高密度聚乙烯、SEBS、聚磷酸铵、膨胀石墨、季戊四醇和蒙脱土的混合工质构成；聚磷酸铵、膨胀石墨、季戊四醇的结合能够在高温下形成多孔碳层，能够阻燃。
[0021]与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：
[0022]本技术提供了一种基于固固相变材料的电池热管理装置，采用固固相变材料不存在过冷和相分离现象，可直接加工成型，避免了固液相变时的泄露和腐蚀；在电池受到
撞击时有更稳定，减少壳体变形出现缝隙液体容易泄露的风险；冷却管直接设置在外箱体内部，与固固相变材料充分接触，有效的排出固固相变材料吸收的热量，结构简单且散热效率提高；外接冷却液源即可实现换热，不需要除冷却管之外的散热装置与电池堆结合，使得成本降低，冷却源即使出现故障也能即使更换，直接与冷却液进口管对接即可；由于冷却液不需要与燃料电池直接接触，因此对于冷却液的要求较低，实用度高节约成本。
附图说明
[0023]图1为本技术立体结构示意图；
[0024]图2为本技术正视剖面示意图；
[0025]图3为本技术俯视剖面示意图；
[0026]图4为本技术冷却管与单体燃料电池布置位置示意图；
[0027]图5为图4的正视图；
[0028]其中：1、燃料电池堆；2、外箱体；3、固固相变材料；4、冷却管；5、冷却液进口管；6、冷却液出口管；101、单体燃料电池；102、金属帽；401、直管；402、弯管。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于固固相变材料的电池热管理装置，包括燃料电池堆(1)，所述燃料电池堆(1)包括若干个单体燃料电池(101)，其特征在于：所述燃料电池堆(1)外套设有外箱体(2)，所述外箱体(2)内填充有固固相变材料(3)，所述固固相变材料(3)内设置有与外部冷却液源连通的冷却管(4)。2.根据权利要求1所述的一种基于固固相变材料的电池热管理装置，其特征在于：所述冷却管(4)环绕单体燃料电池(101)布置。3.根据权利要求2所述的一种基于固固相变材料的电池热管理装置，其特征在于：所述冷却管(4)包括伸出外箱体(2)的冷却液进口管(5)和冷却液出口管(6)，所述冷却液进口管(5)和冷却液出口管(6)分别位于外箱体(2)的两端，所述冷却液进口管(5)外接冷却液源。4.根据权利要求3所述的一种基于固固相变材料的电池热管理装置，其特征在于：所述单体燃料电池(101)之间间隔设置，所述冷却管(4)位于单体燃料电池(101)之间的间隔位置。5.根据权利要求4所述的一种基于固固相变材料的电池热管理装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：古惠村，胡艳鑫，吴逸博，戴杨坤，向庆成，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：
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