储能装置、储能系统及充电网络的制作方法

本技术涉及电池，尤其涉及一种储能装置、储能系统及充电网络。

背景技术：

1、随着绿色发展理念的推广与普及，新能源电池在生活和产业中的应用越来越广泛，例如，搭载电池的新能源汽车已经被广泛使用，另外，电池装置还被越来越多地应用于储能领域等。

2、储能系统通常包括多个储能装置，储能装置包括电池单体组件和用于对电池单体组件进行热管理的热管理系统，相关技术中，热管理系统包括水冷机组、液冷组件、电池换热件等。热管理系统运转本身耗能，且存在运转维护成本。如何降低储能装置的热管理成本是研发课题之一。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种储能装置、储能系统及充电网络，以降低储能装置的热管理成本。

2、本技术实施例通过如下技术方案实现。

3、本技术实施例的第一方面提供一种储能装置，储能装置包括：箱体，具有多个箱体壁，多个箱体壁围成容纳空间，多个箱体壁包括第一箱体壁；至少一个电池单元，位于容纳空间，电池单元包括电池单体组件和相变导热装置，电池单体组件包括排列布置的多个电池单体，电池单体包括外壳；相变导热装置包括吸热段和放热段且相变导热装置内置有相变材料，吸热段与放热段连接且内部连通供相变材料流动，吸热段与外壳接触且放热段与第一箱体壁接触。

4、由于放热段与第一箱体壁接触，吸热段和外壳接触，因此，相变导热装置的吸热段内的相变材料能够吸收电池单体产生的热量，相变材料发生相变且流动至放热段，进而将热量传递至第一箱体壁，通过第一箱体壁将热量散至储能装置外，实现储能装置的散热(热管理)，这样的散热方式不像水冷机组等那样需要消耗能源，因此降低了热管理导致的能耗成本；而且，即使不设置冷却机组也能够实现储能装置中电池单体的热管理，有利于节省储能装置中用于布置冷却机组相关组成部分的空间，有利于提高储能装置的体积能量密度。另外，由于相变导热装置利用相变材料的相变来导热(转移热量)无需机械运动部件运转，因此不易发生磨损、机械故障等情况，维护成本低。此外，由于电池单体的温度比环境温度高，因此降低在储能装置的箱体中产生冷凝水的风险。

5、在一些实施例中，在同一电池单元，吸热段沿电池单体组件中的电池单体的排列方向延伸，且与各电池单体的外壳彼此面接触，放热段沿着与排列方向交叉的方向延伸且至少部分沿重力方向高于吸热段。

6、由于吸热段与各电池单体的外壳彼此面接触，因此，位于吸热段的相变材料能够有效地吸收各电池单体的热量，又由于放热段沿着与排列方向交叉的方向延伸且至少部分沿重力方向高于吸热段，因此位于吸热段的吸收了热量的相变材料相变后成为气体或以气体为主的气液混合物，流至放热段，将相变材料中的热量有效地传递至第一箱体壁，由此实现散热，放热后的相变材料再次相变成为液态或以液体为主的气液混合物，并在重力的作用下回流至吸热段，由此实现循环。

7、在一些实施例中，沿重力方向，吸热段的上表面承载电池单体组件。

8、由此，一方面可以从电池单体组件的下方对其进行冷却，另一方面，相对于吸热段交叉且沿重力方向高于吸热段的放热段可以布置在电池单体组件的侧方，由于放热段占用的是电池单体组件与第一箱体壁之间原本就存在的空间，因此不会导致储能装置体积能量密度的降低。

9、在一些实施例中，外壳通过导热胶粘接于吸热段；放热段通过导热胶粘接于第一箱体壁。

10、由于外壳通过导热胶粘接于吸热段，因此能够将电池单体的热量高效地传递至吸热段；由于放热段通过导热胶粘接于第一箱体壁，因此能够将相变导热装置的热量高效地传递至第一箱体壁，进而使储能装置有效散热。

11、在一些实施例中，电池单体还包括电极端子和泄压机构，电极端子和泄压机构设于外壳，相变导热装置与外壳中避开电极端子以及泄压机构的部分彼此面接触。

12、由于相变导热装置与外壳中避开电极端子以及泄压机构的位置彼此面接触，因此相变导热装置能够避让电极端子以及泄压机构，使电极端子以及泄压机构能够正常工作。而且，相变导热装置只要在避开电极端子以及泄压机构的位置与外壳面接触即可，因此可以根据电池单体的结构灵活地布置相变导热装置。

13、在一些实施例中，电池单元还包括导热件；在同一电池单元，导热件与电池单体组件中的各电池单体的外壳面接触。

14、由于导热件与电池单体组件中的各电池单体的外壳面接触，因此，能够使电池单体组件中的各电池单体的热量更为均匀，提升各电池单体的充电、放电等性能的一致性。

15、在一些实施例中，导热件包括第一导热段、第二导热段和第三导热段，在同一电池单元，第一导热段沿电池单体组件中的电池单体的排列方向延伸且与各电池单体的外壳面接触，电池单体组件的沿第一方向的两侧均设有第一导热段，第一方向与电池单体的排列方向交叉；第二导热段沿第一方向延伸且沿第一方向的两端分别连接第一导热段；第三导热段与第二导热段沿电池单体的排列方向相对设置，第三导热段沿第一方向延伸且沿第一方向的两端分别连接第一导热段，第二导热段与第三导热段均与电池单体的外壳面接触。

16、由此，导热件能够环绕电池单体设置，且第一导热段、第二导热段与第三导热段均与电池单体的外壳面接触，因此能够使电池单体组件中的各电池单体的热量更为均匀，进一步提升各电池单体的充电、放电等性能的一致性。

17、在一些实施例中，在同一电池单元中，电池单体以大面彼此面对的方式排列，大面为外壳中面积最大的壳体面；电池单元还包括至少两个端板和至少一个束缚件，沿同一电池单元中的电池单体的排列方向，电池单体组件的两侧设有端板，束缚件和导热件均围绕电池单体组件和端板设置，束缚件的围绕方向与导热件的围绕方向相同并且导热件与束缚件错开布置。

18、由于电池单体组件的两侧设有端板，束缚件围绕电池单体组件和端板设置，因此，端板和束缚件能够将多个电池单体的相对位置固定且使彼此保持紧贴状态，有利于作为一个整体组装进储能装置的箱体中。由于束缚件的围绕方向与导热件的围绕方向相同且导热件与束缚件错开布置，因此，方便束缚件与导热件的设置，降低束缚件与导热件相互干涉的概率，也降低导热件因受到电池单体膨胀力而被拉断的风险。

19、在一些实施例中，束缚件构成为带状，同一电池单元中的束缚件的数量为多条，多条束缚件间隔设置，导热件布置于相邻的束缚件之间。

20、通过设置两条或者更多条束缚件，能够提高对电池单体组件的束缚力，降低因电池单体的膨胀而导致电池单元的装配尺寸明显变化；通过将导热件布置于相邻的束缚件之间，能够在实现接触传热的同时，更有效地降低导热件因受电池单体膨胀力而被拉断的风险。

21、在一些实施例中，导热件包括第四导热段，第四导热段位于电池单体组件与吸热段之间且与吸热段以及电池单体组件中的各电池单体的外壳彼此面接触。

22、由于第四导热段位于电池单体组件与吸热段之间且与电池单体组件中的各电池单体的外壳彼此面接触，因此，第四导热段能够将电池单体组件的热量均匀且高效地传递至吸热段，使吸热段中的相变材料更均匀快速地吸收电池单体组件的热量以发生相变。

23、在一些实施例中，电池单体还包括电极端子和泄压机构，电极端子和泄压机构设于外壳，导热件与外壳中避开电极端子以及泄压机构的部分彼此面接触。

24、由于导热件与外壳中避开电极端子以及泄压机构的位置彼此面接触，因此导热件能够避让电极端子以及泄压机构，使电极端子以及泄压机构能够正常工作。而且，导热件只要在避开电极端子以及泄压机构的位置与外壳面接触即可，因此可以根据电池单体的结构灵活地布置导热件。

25、在一些实施例中，导热件为片状件，通过导热胶粘接于外壳。

26、由于导热件为片状件，因此导热件的整体尺寸较小，减小导热件对储能装置的体积能量密度、质量能量密度的负面影响。而且，束缚件呈带状，导热件呈片状，有利于抑制电池单元的外轮廓尺寸。

27、在一些实施例中，导热件的面内导热系数处于1000w/(m·k)至5300w/(m·k)的范围。

28、由于导热件具有良好的面内导热性能，因此能够更有效地导热，使各电池单体的热量更为均匀，进一步提升各电池单体的充电、放电等性能的一致性。

29、在一些实施例中，导热件材质包括石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化硼中的任一种。

30、由于石墨烯、碳纳米管、金刚石或氮化硼具有良好的导热性能，因此，能够将电池单体的热量有效地导至第一箱体壁和/或半导体制冷件，由此能够有效地实现储能装置的散热。

31、在一些实施例中，多个箱体壁包括沿储能装置的高度方向相对设置的顶壁和底壁以及位于顶壁与底壁之间的多个侧壁，多个侧壁包括第一箱体壁，电池单元的数量为多个，第一箱体壁垂直于同一电池单元中的电池单体的排列方向。

32、由此，在储能装置具有多个电池单元的情况下，多个电池单元的相变导热装置能够不相互干涉地均与第一箱体壁接触，由此，实现多个电池单元的散热。而且，利用箱体壁中的侧壁与相变导热装置接触进行散热，便于电池单元在箱体中的摆放排列。

33、在一些实施例中，多个侧壁还包括第二箱体壁，沿同一电池单元中的电池单体的排列方向，第一箱体壁与第二箱体壁相对设置，第二箱体壁开设有门洞并连接有门体。

34、由于，第二箱体壁开设有门洞并连接有门体，因此能够通过门洞对箱体内的零部件组装、拆卸或维修，而且相变导热装置与未设置门洞的第一箱体壁接触，因此，降低门体的开闭对相变导热装置的影响。

35、在一些实施例中，电池单元的数量为多个，多个电池单元沿第一方向排列形成电池单元阵列，储能装置包括一个或多个电池簇，各电池簇包括多个电池单元阵列，各电池单元阵列沿第二方向堆叠，第一方向、第二方向和同一电池单元中的电池单体的排列方向两两交叉，并且第二方向与储能装置的高度方向一致。

36、由此，储能装置可以包括多个电池簇，电池簇中的电池单元可分多层布置，且每层可以布置多个电池单元，有利于提高储能装置的能量密度，而且每个电池单元中的相变导热装置均与第一箱体壁接触，因此，能够使每个电池单元释放的热量快速地传递至箱体壁并散热，提高储能装置的散热效率。

37、在一些实施例中，在同一电池单元阵列，多个电池单元的相变导热装置彼此连成一体。

38、由此，可以针对同一电池单元阵列布置一个或几个较大的相变导热装置，同一电池单元阵列中的部分或者全部电池单元共用一个相变导热装置，从而能够减少零部件数量；在一些情形下，还可以将该共用的相变导热装置用作电池单元阵列的支撑结构，例如，在分层堆叠多个电池单元阵列的情况下，相变导热装置可以用作层间隔板发挥支撑作用。本技术实施例的第二方面提供一种储能系统，储能系统包括上述第一方面的储能装置和功率转换装置，功率转换装置用于电连接发电装置和储能装置。

39、由此有利于降低储能系统的能耗成本以及运转维护成本。

40、本技术实施例的第三方面提供一种充电网络，充电网络包括充电桩和上述第一方面的储能装置或上述第二方面的储能系统，储能装置用于为充电桩提供电能。

41、由此有利于降低充电网络的能耗成本以及运转维护成本，进而有利于降低利用充电桩充电的成本。