鋰電池組復(fù)合相變材料熱管理技術(shù)研究.pdf

1、動(dòng)力鋰離子電池作為新能源電動(dòng)汽車(chē)的核心部件及汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源，目前在世界范圍內(nèi)受到人們的廣泛關(guān)注。在影響電池性能、壽命和安全性的因素中，溫度是至關(guān)重要的。合理高效的熱管理系統(tǒng)能將電池溫升控制在合理范圍內(nèi)，從而可改善電池的性能和延長(zhǎng)壽命，故對(duì)鋰離子電池的熱管理方式進(jìn)行研究具有重要意義?；谙嘧儾牧系臒峁芾硐到y(tǒng)由于相變潛熱高而具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文通過(guò)搭建鋰電池組散熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，探究了放電倍率、熱管理方式對(duì)鋰電池溫升及溫度均勻性的

2、影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電池表面的溫升會(huì)隨著放電倍率的增大而變大;與空氣冷卻和純石蠟冷卻相比，復(fù)合相變材料熱管理方式能夠更加有效地降低電池表面溫度，并且在放電倍率較高時(shí)，復(fù)合相變材料熱管理方式此優(yōu)勢(shì)更加突出;隨著放電倍率的增大，電池組內(nèi)和單塊電池表面的溫度差均在增大。與純石蠟熱管理方式相比，復(fù)合相變材料熱管理方式可以使得電池組以及單塊電池呈現(xiàn)出更好的溫度分布均勻性。
　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及鑒于實(shí)驗(yàn)手段有限，本文采用數(shù)值模擬方法進(jìn)一步

3、剖析了復(fù)合相變材料厚度對(duì)電池表面溫度的影響規(guī)律，以?xún)?yōu)化電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高其緊湊性。文中建立了與實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的電池與復(fù)合相變材料組合模型，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。模擬結(jié)果表明，在低倍率放電時(shí)，復(fù)合相變材料厚度的改變對(duì)電池表面溫度和有效熱管理時(shí)間的影響很小;而在高倍率放電時(shí)，復(fù)合相變材料厚度減小對(duì)電池表面溫度和有效熱管理時(shí)間的影響很大，而復(fù)合相變材料厚度增加對(duì)電池表面溫度和有效熱管理時(shí)間的影響很小。
　　由于電池經(jīng)歷連續(xù)充放電循環(huán)

4、時(shí)會(huì)導(dǎo)致相變材料融化完全而喪失冷卻能力，因此在被動(dòng)熱管理系統(tǒng)中加入主動(dòng)冷卻方式可加快相變材料的凝固使其恢復(fù)冷卻能力。本文將通空氣的圓管加入到復(fù)合相變材料中，構(gòu)建了水平圓管外復(fù)合相變材料相變過(guò)程模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明:由于自然對(duì)流的作用，圓管下方的液態(tài)復(fù)合相變材料比其他位置的復(fù)合相變材料更快凝固;在圓管體積占總體積6％時(shí)，圓管數(shù)目為20時(shí)的復(fù)合相變材料凝固速率比圓管數(shù)目為10時(shí)的凝固速率大14.2％且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)圓管數(shù)目為5時(shí)的凝