[发明专利]一种钠硫电池的降温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池的温控方法，更具体地说，本发明涉及一种钠硫电池的降温方法，属于储能技术领域钠硫电池等高温钠离子二次电池的控温技术。

背景技术

钠硫电池是电网调峰调频、间歇式能源平稳并网、分布式储能电站等方面有应用潜力的储能电池技术之一。钠硫电池属于高温电池，工作温度在300-350℃。钠硫电池模块通常由一定数量的圆柱状单体电池通过串联并联结合的方式组成，模块外围有保温材料和加热控温及电池管理接口。另外，为防止失效的电池影响周围电池的温度，在单体电池之间分散有硅酸盐或氧化物类隔热材料，因此模块内部热扩散较慢。为了防止单体电池由于温度梯度大而出现电池之间强行充放电、损坏电池及模块元器件等问题，现有方法是使电池在室温和工作温度之间的变化过程缓慢进行。

国家知识产权局于2011.12.14公开了一件公开号为CN102282719A，名称为“钠硫电池的升温方法”的发明专利，该专利提供了一种钠硫电池的升温方法，该方法具有3个以上的温度梯度，并在90±5℃和150±5℃处具有温度梯度变化的拐点，且在从90±5℃到150±5℃为止的区间的温度梯度在5℃/h以下，该方法能在短时间内不影响钠硫电池的质量而使钠硫电池升温。

国家知识产权局于2012.6.6公开了一件公告号为CN202268405U，名称为“钠硫电池专用保温箱”的实用新型专利，该专利公开了一种钠硫电池专用保温箱，包括外壳和内胆，所述外壳与内胆间填充保温层，所述内胆包括若干个电池安装支架，所述电池安装支架设有安装电池的电池安装腔室，所述内胆还包括若干块隔板，所述隔板将所述电池安装支架均匀分隔，每个分隔的区间内相同位置设有温度检测器及加热器，所述电池组、温度检测器及加热器通过专用电缆与保温箱体外的电池管理系统相连组成闭环的加热控制系统。本实用新型以若干个单体电池+加热器+温度检测器组成小单元，并由隔板隔开，使每个被加热体(电池)均匀受热，再配以完全闭环、加热点和受热点问答式的控制方法，在保温状态时温度保持均匀，实现了高效、低能耗。

上述两项专利公布的钠硫电池保温箱以及钠硫电池升温方法中，所采用的加热和控温方式是模块四周和底部有加热元件，采集模块中某一个位置的温度作为控制的唯一依据。在这种单一的控温方式下要想降低单体电池之间温度差的唯一办法是非常缓慢地降温。另外，在降温中每个单体电池自身从头部到底部的温度差没有采取措施进行控制。圆柱状钠硫电池通常单体尺寸较大，600Ah以上的单体电池长度都超过半米，单一的控温方式容易导致单体电池从头部到底部有一定的温度梯度。由于电池内部含有的金属钠、硫或多硫化物等在降温过程中伴随有密度变化，即电池正负极物质的体积随温度变化而变化。在电池设计时通常会考虑一定的富余体积，防止正负极物质膨胀对陶瓷管、焊缝的伤害。但是如果电池降温过程中单体电池由上至下温度梯度较大，出现局部物质体积膨胀，对陶瓷管和焊缝产生压力将影响电池使用寿命。例如电池中的金属钠和硫在熔点温度附近体积变化分别为2.7%和8.5%，如果采用底部加热方式，容易导致电池底部的钠和硫首先达到熔点，而上部的钠和硫仍然是固态，局部体积膨胀将对陶瓷管产生压力。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种钠硫电池的降温方法，提高电池降温的安全性和效率。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种钠硫电池的降温方法，其特征在于：所述的钠硫电池顶部设置有加热装置，为顶部温控区；所述的钠硫电池底部设置有加热装置，为底部温控区；所述的钠硫电池四周从上至下分别划分为1-4层，为周围温控区，其中每一层都设置有独立的加热装置；所述的钠硫电池由工作温度到室温的降温控制步骤如下：

A、启动所有温控区，将钠硫电池由工作温度降至第一目标温度240-300℃；

B、顶部温控区和周围温控区保温，底部温控区降温到第二目标温度200-240℃；

C、底部温控区降温到第二目标温度后，钠硫电池的周围温控区由下至上分层依次启动降温，均降温到第二目标温度；

D、在周围温控区的最上层温度降到220-250℃时，钠硫电池的顶部温控区启动降温，降温到第二目标温度；

E、钠硫电池整体都达到第二目标温度，在此温度下保温一段时间；

F、启动所有温控区，将钠硫电池降温到第三目标温度97-150℃；

G、顶部温控区和周围温控区保温，底部温控区降温到第四目标温度70-97℃；