[发明专利]一种电池仿生状散热与热回收系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种电池仿生状散热与热回收系统，包括含有多孔介质复合相变材料的多孔介质模块、蜂窝状排列的超薄型重力热管散热模块、仿树根传集热模块、基于赛贝克效应的热电转换模块、仿毛细血管微通道散热器和充电储能模块；本发明不仅能够有效地保证电池处于理想工作温度范围内并使每一个电池单体保持温度均匀性，同时能够降低散热损耗，提高散热效率并保证安全可靠性能；能够有效减小散热器体积和重量，达到减小电池组所散热量对其他组件的不良影响，以及回收利用废热的目的，对锂电池热管理另辟新路，为锂电池热管理与热电转化的结合迈出了开创性的尝试，也为锂电池安全热管理与热电转化研究领域提供了借鉴。

技术领域

本发明涉及电池散热与热回收技术领域，具体涉及一种电池仿生状散热与热回收系统及其实现方法。

背景技术

目前，锂电池已成为电动汽车、航空航天、无人飞行器等各个领域必不可少的储能装置。但是为了满足实际需求，锂电池必须实现快速充放电，而高能量密度电池组在放电过程中会产生大量热量，若没有良好的散热条件，会导致热量堆积及电池内部温度升高，从而加快电池副反应的速率和电池寿命的衰退，增大电池容量的衰减，影响锂电池性能，更有可能导致漏液、放气、冒烟甚至是燃烧爆炸的危险后果。因此设计良好的热管理系统，将锂电池温度控制在适宜的工作温度范围内，对延长电池寿命，增加电池工作效率和安全性以及降低生产成本有着重要意义。

由于锂电池在将化学能转为电能发电的同时也将部分化学能转化为了无用的热能，导致电池的利用率降低，且目前各相关锂电池热管理系统重点主要放在如何将电池产生的热量传导出电池外，却没有考虑到生活中电池并不是单独独立的个体，而是一个用电产品的一部分；产品中不仅有电池这一组件，应该还有其他组件，不能单纯地将锂电池的产热导出锂电池之外，还应考虑到其热量对其他组件的影响，故利用良好的热回收转化利用技术，对提高电池的利用率，锂电池的散热以及电池环境的影响有着重要意义，同时对锂电池热管理另辟新路，为锂电池热管理与热电转化的结合迈出了开创性的尝试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电池仿生状散热与热回收系统，该系统利用多孔介质复合相变材料和热管耦合散热技术，可以很好地解决高能量密度电池的散热问题，提高散热效率，减少了由散热系统所传到系统外的热量对其他组件的影响，同时也将电池所传导出的部分热量进行回收利用。

本发明的另一目的在于提供一种电池仿生状散热与热回收系统的实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种电池仿生状散热与热回收系统，包括含有多孔介质复合相变材料的多孔介质模块、蜂窝状排列的超薄型重力热管散热模块、仿树根传集热模块、基于赛贝克效应的热电转换模块、仿毛细血管微通道散热器和充电储能模块，其中：

所述多孔介质模块的多孔介质具有优异的多孔性能，与相变材料(PCM)石蜡具有良好的相容性，将石蜡吸附于微孔内制成多孔介质复合相变材料，可大大提高石蜡的热导率，石蜡中添加纳米金属颗粒以增加热导率；将锂电池竖直均匀沉浸放置在PCM多孔介质模块中；

所述超薄型重力热管散热模块中的超薄型重力热管嵌入在锂电池与PCM之间，每六片超薄型重力热管按正六边形排列为一组，且每组以各个锂电池为中心形成蜂窝状，以增加超薄型重力热管导热速率与稳定性；各超薄型重力热管冷凝端加装小型翅片加以散热，且每组超薄型重力热管的翅片连接到同一点，即翅片节点；

所述仿树根传集热模块由碳纳米管和多孔介质复合石蜡材料构成，高性能的导热材料碳纳米管为分支；多孔介质复合石蜡材料为主根，作为储热部件；

所述碳纳米管与每组翅片节点连接，碳纳米管具有高导热性能，可将冷凝端散发至翅片的热量传导汇聚给所述仿树根传集热模块的主根部分，即多孔介质复合石蜡材料，主根起蓄热作用；