一種保溫箱及液態金屬電池的製作方法
2023-11-02 11:27:28 5
本發明涉及電池領域，特別涉及一種保溫箱及液態金屬電池。
背景技術：
隨著我國經濟的高速發展，能源問題日益成為制約我國經濟社會可持續發展的瓶頸，發展風能、太陽能等新能源、提高能源的使用效率是解決能源問題的有效途徑。但風能、太陽能存在穩定性低、有地域和時域限制的缺點。
液態金屬電池是一類低成本、高效率、長壽命的新型儲能電池技術，在電網的規模儲能中有很好的應用前景。液態金屬電池屬於高溫電池，運行溫度一般在400-600℃，故電池運行需要具有加熱保溫的裝置，而保溫箱穩定運行的最高設計溫度為600℃，還需保證保溫箱工作過程中箱內最大溫差小於20℃。目前，已公開的保溫箱一般應用在鈉硫電池，最高溫度及保溫箱內最大溫差控制均無法達到相應要求，並且，目前使用的保溫箱還存在控制複雜，結構複雜，保溫功耗高等方面的問題。
綜上所述，如何提供一種可保證工作過程中任意兩點溫差較小，以及結構簡單、控制方便以及保溫功耗小的保溫箱，以及包括此保溫箱的液態金屬電池，成了本領域技術人員亟需解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種可保證工作過程中任意兩點溫差較小，以及結構簡單、控制方便以及保溫功耗小的保溫箱，以及包括此保溫箱的液態金屬電池。
本發明的解決方案是這樣實現的：本發明提出一種保溫箱，包括箱體和設置於箱體內的多層加熱層，所述箱體包括底板、多塊側板和蓋板，多塊側板的一端固定設置於所述底板上，所述蓋板固定設置於所述側板的另一端，並與所述底板相對設置，多塊所述側板包括由外至內依次設置的外壁層、保溫層和反射層，所述保溫層包括第一保溫層、第二保溫層和第三保溫層，所述反射層設置於所述第三保溫層背離所述第二保溫層的一側上。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述蓋板包括依次貼合設置的蓋板層、第四保溫層和第五保溫層，所述第五保溫層背離第四保溫層的一側還設有反射層。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述底板包括依次貼合設置的底板層、第六保溫層和第七保溫層，所述第七保溫層背離第六保溫層的一側還設有反射層；所述底板層上還設有多個萬向輪。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，多層所述加熱層在所述箱體內從上至下依次均勻間隔設置，且相鄰的加熱層之間形成空腔，所述加熱層包括端部與所述箱體內壁固定設置的支撐板，所述支撐板上設有加熱板。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述加熱板上還設有用於安裝溫度控制部件的第一安裝槽，以及用於安裝溫度監測部件的第二安裝槽，所述加熱板上還設有穿線孔。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述溫度控制部件為溫度控制熱電偶，所述溫度監測部件為溫度監測熱電偶，所述溫度控制熱電偶用於控制相應的空腔溫度，所述溫度監測熱電偶用於監測相應的空腔溫度；所述箱體內還設有監測線路，所述監測線路上設有報警器，所述溫度監測熱電偶與所述監測線路電連接。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述加熱板上布滿安裝槽，所述安裝槽用於安裝電熱絲。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述安裝槽的形狀為S形，所述加熱板的厚度介於20mm至30mm，所述電熱絲上表面與電熱板上表面距離介於3mm至7mm，每層電熱絲的加熱功率為2KW。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述加熱板的厚度為25mm，所述電熱絲上表面與電熱板上表面距離為5mm。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述保溫箱為長方體結構，長1060mm，寬1060mm，高950mm。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述第一保溫層為石棉保溫層、所述第二保溫層為矽酸鋁纖維保溫層、所述第三保溫層為莫來石纖維保溫層，所述反射層為單面鏡面不鏽鋼反射層；
所述第四保溫層為莫來石纖維保溫層、所述第五保溫層為莫來石纖維保溫層、所述第六保溫層為矽酸鋁纖維保溫層，所述第六保溫層為莫來石纖維保溫層。
另一方面，本發明還提出一種液態金屬電池，包括保溫箱，其特徵在於，所述保溫箱為如上任一項所述的保溫箱。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述液態金屬電池還包括用於對保溫箱進行控制的電控櫃，所述電控櫃設置於所述保溫箱的一側。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述電控櫃還包括電池管理系統，所述電池管理系統包括溫度測量控制線和溫度監測控制線，分別用於對保溫箱內的溫度進行控制和監測。
本發明的另一技術方案在於在上述基礎之上，所述電池管理系統還包括人機互動界面，所述人機互動界面與所述保溫箱電連接。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。
圖1為本發明一種保溫箱的立體結構示意圖；
圖2為圖1中保溫箱的橫切結構示意圖；
圖3為圖1中保溫箱的縱切結構示意圖；
圖4為圖1中加熱板的結構示意圖；
圖5為圖4中加熱板的剖視示意圖。
附圖標記對應關係為：
1 蓋板 2 第一側板 3 第二側板
4 第三側板 5 第四側板 6 底板
7 加熱層 8 反射層
100 箱體 200 電控櫃 1001 萬向輪
2001 電池管理系統
11 蓋板外壁 110 第一保溫層 112 第二保溫層
113 第三保溫層 121 第四保溫層 122 第五保溫層
123 第六保溫層 124 第七保溫層
21 第一側板外壁 31 第二側板外壁 41 第三側板外壁
51 第五側板外壁 61 底板外壁
701 第一加熱板 702 第二加熱板 703 第三加熱板
704 第四加熱板 705 第五加熱板 706 第六加熱板
71 電熱絲 72 安裝槽 73 穿線孔
74 支撐板
81 溫度控制熱電偶 82 溫度監測熱電偶
91 第一空腔 92 第二空腔 93 第三空腔
94 第四空腔 95 第五空腔 96 第六空腔
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示範性和解釋性，不應對本發明的保護範圍有任何的限制作用。此外，本領域技術人員根據本文件的描述，可以對本文件中實施例中以及不同實施例中的特徵進行相應組合。
本發明實施例如下，請參見圖1至圖5所示的保溫箱及其組成部件，具體地，保溫箱包括箱體100和設置於箱體100內的多層加熱層，箱體100包括水平設置的底板6、底板6上設置多塊側板，多塊側板豎直設置，側板的頂部設置蓋板1，蓋板1與底板6相對設置，側板具體包括第一側板2、第二側板3、第三側板4和第四側板5，具體地，第一側板2與第四側板5相對設置，第二側板3與第三側板4相對設置。側板由外到內，具體包括外壁層、保溫層和反射層8，保溫層設置於外壁層和反射層8中間。第一側板2的外部設有第一側板外壁21，第二側板3的外部設有第二側板外壁31，第三側板4的外部設有第三側板外壁41，第四側板5的外部設有第一側板外壁51。對於保溫層，具體包括第一保溫層110、第二保溫層112和第三保溫層113，反射層8固定設置於第三保溫層113背離第二保溫層112的側面上。此結構的保溫箱，由於在箱體100內設置了多層加熱層，側板上設置了保溫層和反射層8，且保溫層又包括第一保溫層110、第二保溫層112和第三保溫層113，因此，與現有結構的保溫箱相比，可保證保溫箱在最高溫度為600度的環境下穩定運行，並保證保溫箱在工作過程中，箱體100內的最大溫差不大於20度。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖2所示，對於蓋板1，還包括依次貼合設置的蓋板層、保溫層和反射層8，保溫層具體包括第四保溫層114和第五保溫層115，反射層8設置於第五保溫層115背離第四保溫層114的一側，蓋板層包括蓋板外壁11。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖2所示，對於底板6，還包括依次貼合設置的底板層、保溫層和反射層8，保溫層具體包括第六保溫層123和第七保溫層124，反射層8設置於第七保溫層124背離第六保溫層123的一側，底板層包括設置於底板6外側的底板外壁61。保溫箱由四塊側板、蓋板1和底板6組成，並且，四塊側板、蓋板1和底板6內均設有保溫層和反射層8，且箱體100的內腔均由反射層8圍合而成。此外，為方便保溫箱移動，底板6層的底部還設置有多個萬向輪1001，且萬向輪1001的數量優選為四個，分別設置於底板6層的四個角上。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖3所示，多層加熱層7在箱體100內從上至下依次間隔設置，分別包括第一加熱層、第二加熱層、第三加熱層、第四加熱層、第五加熱層和第六加熱層，且相鄰的加熱層7之間形成一個密閉的空腔，加熱層1具體包括端部與箱體100內壁固定設置的支撐板74，支撐板74上還設有加熱板，同樣，支撐板74從上至下，分別為第一支撐板74、第二支撐板74、第三支撐板74、第四支撐板74、第五支撐板74和第六支撐板74。加熱板分別為第一加熱板701、第二加熱板702、第三加熱板703、第四加熱板704、第五加熱板705和第六加熱板706。需要說明的是，加熱板和支撐板74的數量不限於六塊，還可以為任何可能的數量，具體可根據需要選定。多層加熱板7把保溫箱分別成多個空腔，雖然在一定程度上減小了保溫箱內腔的空間利用率，但是對大空間溫度均勻性要求較高的應用場合，可實現更快速的加熱、更均勻的溫度分布和更低的能量消耗。對於空腔，如圖3所示，從上至下，分別為第一空腔91、第二空腔92、第三空腔93、第四空腔94、第五空腔95和第六空腔96。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖3所示，加熱板7上還設有用於安裝溫度控制部件的第一安裝槽72，以及用於安裝溫度監測部件的第二安裝槽72，加熱板7的端部還設有供線路通過的穿線孔73。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，溫度控制部件優選為溫度控制熱電偶81，溫度監測部件優選為溫度監測熱電偶82，溫度控制熱電偶81用於控制相應的空腔內的溫度，而溫度監測熱電偶82則用於監測相應的空腔的溫度，即每一空腔內，既設置溫度控制熱電偶81，同時也設置溫度監測熱電偶82。溫度控制熱電偶81從上到下，分別為第一溫度控制熱電偶81、第二溫度控制熱電偶81、第三、溫度控制熱電偶81、第四溫度控制熱電偶81、第五溫度控制熱電偶81和第六溫度控制熱電偶81。同樣，溫度監測熱電偶82從上至下分別為第一溫度監測熱電偶82、第二溫度監測熱電偶82、第三溫度監測熱電偶82、第四溫度監測熱電偶82、第五溫度監測熱電偶82和第六溫度監測熱電偶82。箱體100內還設有監測線路，監測線路上設有超溫報警器，上述溫度監測熱電偶82分別與監測線路電連接，當監測線路監測到相應的空腔溫度超出預定範圍值時，超溫報警器報警。
需要說明的是，對於溫度監測部件和溫度控制部件，除電偶外，還可以為其它任何可能的部件，在此不作具體限定。此外，其設置方式也可以多種多樣。還可以把溫度監測部件和溫度控制部件二合一，同樣可達到相同的技術效果。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖4所示，加熱板7上還設有安裝槽72，安裝槽72用於安裝電熱絲71，安裝槽72的布置方式可以多種多樣，以能方便均勻快速加熱為優，在此不作具體限定。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖3至圖5所示，安裝槽72的形狀優選為S形，加熱板7的厚度在20mm至30mm之間，當電熱絲71置於安裝槽72內時，電熱絲71的上表面與電熱板上表面的距離在3mm至7mm之間，即圖5中h的值介於3mm至7mm，即當電熱絲71的截面形狀為圓形時，電熱絲71直徑比電熱絲71的深度小3mm至7mm，電熱絲71的加熱功率為2KW左右，當電熱絲71置於加熱板7上時，電熱絲71大體布滿整個加熱板7。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖5所示，更為具體地，電熱絲71上表面與電熱板上表面距離，即h值優選為5mm。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖1所示，保溫箱優選為長方體結構，尺寸方面優選：長1060mm，寬1060mm，高950mm。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，對於保溫層的材質，第一保溫層110優選為石棉保溫層、第二保溫層112優選為矽酸鋁纖維保溫層、第三保溫層113優選為莫來石纖維保溫層。對於反射層8，優選為單面鏡面不鏽鋼反射層。第四保溫層121為莫來石纖維保溫層、第五保溫層122為莫來石纖維保溫層、第六保溫層123為矽酸鋁纖維保溫層，第六保溫層123為莫來石纖維保溫層。
另一方面，本發明還提出一種液態金屬電池，包括保溫箱，液態金屬電池包括保溫箱，保溫箱具體為如上所述的保溫箱。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，如圖1所示，液態金屬電池還包括用於對保溫箱進行管理和控制的電控櫃200，電控櫃200設置於保溫箱的一側，並分別與從保溫箱中引出的溫度測量控制線和溫度監測控制線連接，實現對保溫箱的實時管理和控制。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，電控櫃200還包括電池管理系統2001(BMS)，電池管理系統2001包括溫度測量控制線和溫度監測控制線，分別用於對保溫箱內的溫度進行控制和監測。溫度測量控制線和溫度監測控制線從保溫箱的底層，即圖3中所示的第六層加熱板7和第六層支撐板74中集中引出保溫箱外。
在上述實施例的基礎上，本發明另一實施例中，電池管理系統2001還包括人機互動界面，具體可以為按鍵式顯示屏，也可以為觸屏式顯示屏，人機互動界面與保溫箱電連接，通過人機互動界面顯示，可對保溫箱進行數據查詢、通訊和操作控制。
保溫箱的溫度監測過程如下：
第一溫度監測熱電偶82、第二溫度監測熱電偶82、第三溫度監測熱電偶82、第四溫度監測熱電偶82、第五溫度監測熱電偶82和第六溫度監測熱電偶82均與監測線路相連，監測線路上均設有超溫報警器，當監測線路監測到任何一個空腔的溫度超過設定的最大值或者低於設定的最大值都會觸發蜂鳴器報警，提醒工作人員檢查保溫箱和箱內電池組的工作情況。
保溫箱的溫度控制過程如下：
電池管理系統2001(BMS)可通過各空腔內的溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號精準控制各空腔的溫度，具體為通過第一溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第一空腔91中第一電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第一空腔91內目標溫度加熱控制；通過第二溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第二空腔92中第二電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第二空腔92內目標溫度加熱控制；通過第三溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第三空腔93中第三電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第三空腔93內目標溫度加熱控制；通過第四溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第四空腔94中第四電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第四空腔94內目標溫度加熱控制；通過第五溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第五空腔95中第五電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第五空腔95內目標溫度加熱控制；通過第六溫度控制熱電偶81反饋的溫度信號控制第六空腔96中第六電熱板的加熱功率和加熱速度，實現第六空腔96內目標溫度加熱控制。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。