十四醇相变强化三元锂电池散热性能

为了提升三元锂电池的热安全性,通过十四醇相变对三元锂电池进行强化散热,以实验与仿真相结合的方式研究三元锂电池温升特性及不同放电倍率下十四醇填充厚度对锂电池散热性能的影响.结果表明:在低放电倍率下(0.2、0.4 C),锂电池无需强化散热;当十四醇厚度分别为2、4、6 mm时,在0.6 C放电倍率下,电池最高温度分别下降...     

锂电池循环充放电过程热管理实验

针对动力电池充放电过程积热问题,以动力锂电池(18650型)为研究对象,在25、30和35℃恒温环境中,研究自然风冷、强制风冷和相变材料冷却3种方式对电池在1、2和3 C倍率放电时散热性能的影响。研究结果表明,自然风冷下,电池温度随环境温度和放电倍率的增加而上升,且在35℃、3 C放电倍率时表面最高温度达到86.45℃,最大温升速率达到20.6℃·min^-1;1和3 m·s^-1风速下,温度分别下降31.29%和32.61%,且3 m·s^-1风速时的温升速率下降至6℃·min^-1以下;相变材料在电池多次循环充放电过程中,对电池冷却效果最稳定,降温效果最佳,最高温度低于50℃,表面温差小于3℃,且温升速率降低至3℃·min^-1以下。研究结果对动力电池充放电过程热管理具有一定指导意义。     

基于碳纳米材料协同强化型复合相变材料的动力电池组传热特性

研制了一种基于石墨烯与碳纳米管掺杂的复合相变材料（CPCM）,对比分析了高放电倍率下（3C）不同环境温度时基于纯相变材料（PCM）与复合相变材料的锂离子动力电池组的热性能。实验结果表明,当环境温度分别为30℃、35℃和40℃时,由于石墨烯与碳纳米管的协同强化传热,与基于石蜡的电池组相比,电池组的最高温度分别下降了0.6℃、0.8℃和3.8℃。同时也发现,电池组中间位置电池温度高于周边电池,复合相变材料可以降低电池组的温差,尤其在环境温度较高时效果更为明显,如在环境温度为40℃时,填充材料为纯相变材料与复合相变材料时电池组的最大温差为6℃和3.5℃,与采用纯石蜡作冷却介质相比,填充复合相变材料可以使电池组最大温差下降41.7%。     

采用相变材料冷却的动力电池组的散热性能

使用石蜡/石墨相变复合材料设计了单体电池和电池组,开展了动力型镍氢电池组散热的实验。通过测定电池在不同电流下放电过程中的温度变化,研究和比较了分别采用相变冷却技术与空气换热冷却技术的电池散热效果;并初步优化了石蜡/石墨复合相变材料的质量配比。实验结果表明,在1C放电倍率下,采用相变材料冷却相对于空气自然和强制对流冷却,电池温升分别降低14～18 ℃以及9～14 ℃。石蜡与石墨质量配比在4∶1时,电池组冷却效果达到最佳。相变材料填充的电池经过充放电循环后,电池性能没有显著劣化。     

含GNs甲醇-水二元工质热虹吸管的动力电池散热特性研究

动力电池工作温度过高和温差过大都会导致其性能快速衰退,有效的热管理系统应将电池最高温度和电池模块表面温差控制在允许范围内。基于石墨烯纳米颗粒的甲醇-水二元混合工质热虹吸管的传热特性研究结果,选用充液率50%、石墨烯含量0.02wt%的甲醇-水二元工质热虹吸管为换热器件,搭建电池热管理实验测试装置,研究了模拟电池在1, 1.5, 2 C三种放电倍率下的散热性能,与自然对流和强制风冷散热进行对比。结果表明,热管散热方式三种放电倍率对应的电池最高温度分别为28.89, 32.12及35.76℃;热管散热方式平均升温速率最低,在2 C放电倍率时仅为0.525℃/min;2 C放电倍率下热管散热系统相比风冷散热方式温度下降了22.48%,相比自然对流温度下降了49.13%;三种放电倍率下热管散热系统的散热效率最高,且均超过了70%。研究结果可为热管散热系统应用于电池热管理系统提供理论依据和数据支撑。     

磷酸铁锂软包与铝壳电池性能比较

采用材料体系与设计相同的锂电池极片分别制备6.5 Ah软包电池和105 Ah铝壳电池,考察了二者在倍率充电、倍率放电、高低温放电、常温存储及高温存储的性能差异。结果表明,充电倍率和放电倍率在低于0.5C时倍率性能比较接近,0.5C以上倍率性能差异较大;高低温放电性能在25℃、45℃、55℃温度下软包与铝壳电池放电容量保持率相当,0℃及以下的低温性能铝壳电芯放电性能更优。常温搁置与高温搁置性能软包与铝壳电池无明显差异。     

基于热电效应与相变耦合的锂离子电池热管理数值研究

温度对锂离子电池工作性能影响巨大,需要增设热管理系统对电池在高温工况下散热。文中建立了一种基于热电效应和相变材料耦合的电池热管理系统,采用半导体制冷片冷端直接为电池制冷,热端采用相变材料散热。为进一步强化系统散热性能,通过数值模拟的方法探究半导体制冷片及相变材料对电池散热的影响。结果表明：半导体制冷片在高工作电流下,其制冷效果突出,但存在电池内部温差过大、相变材料短时间失效等问题难以在电池放电全程维持其合适工作温度,可应用于紧急情况下为电池迅速散热。当制冷片在低工作电流下工作时,制冷片输入工作电流为0.4—0.6 A,相比电池无热管理系统下的平均温度,电池最高平均温度降低约45℃,电池在放电全程散热效果显著,且电池内部最大温差小于5℃,均匀性良好。相变材料的熔点及潜热值大小对热管理系统散热性能也起到了重要作用。     

动力电池双向热管理系统性能分析与优化

基于工质相变热虹吸效应,提出了动力电池双向热管理系统,通过改变工质充注量,60~220 g时,试验测试了该系统的双向热管理性能,并据此进行系统优化。结果表明：该热管理系统的正常运行有一个最低充注量。系统优化前,加热工况,系统换热功率受充注量的影响小;散热工况,系统的换热功率随充注量的增加而增大,随电池箱初始温度升高而增大,且强制散热效果要优于自然散热;相同充注量,换热板表面的最大温差随电池箱初始温度升高而增大,在3C放电倍率,无法控制电池表面温度低于45℃。系统优化后,圆管换热板系统的换热效果要优于矩形管换热板系统,且在3C放电倍率能将电池表面温度降低至43.4℃,换热板的温度一致性更好。     

相变材料对车用动力电池组内温度分布影响数值模拟

温度对电动汽车锂离子电池有很重要的影响,电池温度过高时会降低电池的放电效率,加速电池寿命的衰减;冬季环境温度过低会降低电池的充电效率,缩短电动汽车的续航里程。为了使电池温度维持在合适的范围内,设计了动力电池复合相变材料热管理系统。将复合相变材料包裹在电池的外面,研究了相变材料对电池组温度场的影响。研究表明,相变潜热是最重要的物性参数,直接决定着电池组的最高温度。相变材料的热导率越大电池组的温度分布会越均匀。复合相变材料中石墨含量为25%时与纯石蜡相比可将电池组的最高温度降低2℃。在冬季,电池组有相变材料保温时,电池组的平均温度较无相变材料时高8℃。     

相变材料对车用动力电池组内温度分布影响数值模拟

温度对电动汽车锂离子电池有很重要的影响,电池温度过高时会降低电池的放电效率,加速电池寿命的衰减;冬季环境温度过低会降低电池的充电效率,缩短电动汽车的续航里程。为了使电池温度维持在合适的范围内,设计了动力电池复合相变材料热管理系统。将复合相变材料包裹在电池的外面,研究了相变材料对电池组温度场的影响。研究表明,相变潜热是最重要的物性参数,直接决定着电池组的最高温度。相变材料的热导率越大电池组的温度分布会越均匀。复合相变材料中石墨含量为25%时与纯石蜡相比可将电池组的最高温度降低2℃。在冬季,电池组有相变材料保温时,电池组的平均温度较无相变材料时高8℃。     

脉动热管用于电动汽车锂电池散热性能试验

针对电动汽车车用锂电池热管理问题,依据脉动热管（TiO₂纳米流体为工质）的高系数传热特性,设计了车用锂电池散热组件并进行了实用环境下的散热性能试验。试验结果表明,在2%的工质浓度（质量分数）和50%充液率条件下,可实现闭环脉动热管（TiO₂-CLPHP）传热性能的最优化;同时,所设计的TiO₂-CLPHP可以保证不同放电倍率条件下（0.5C、1C、1.5C）锂电池表面最高温度不超过35℃,最大温差在2.25℃以内,实现了锂电池表面温度均匀性能的有效改善（改善率达55%）,并可确保在不同路面条件下,TiO₂-CLPHP对锂电池的散热性能基本不变。     

基于相变储热技术的电池热管理系统研究进展

动力电池的最佳工作温度范围为20~50℃,因此热管理系统是其运行过程中不可分割的一部分。相变储热材料在发生相变时可以吸收或释放大量的热量并且温度基本保持不变,在电池热管理中得到广泛应用。本文综述了国内外基于相变储热技术的电池热管理系统的研究进展,主要介绍了基于相变材料的被动式热管理系统、主动式热管理系统以及主动式和被动相结合的耦合式热管理系统。综合来看,复合相变材料形状稳定性好、热导率高,可以有效地降低电池组的温度,提高电池组的温度均匀性。导电复合相变材料的电热转换特性还可用于低温下快速加热电池,实现加热-冷却一体化。然而在相变材料被动式热管理系统中,相变材料吸收的热量无法及时释放出去,热量的堆积会造成系统失效。将主动散热技术与相变材料耦合得到的耦合式热管理系统具有更好的控温性能、稳定性和安全性。此外,相变乳液以及相变微胶囊浆液具有比热容大、可相变等优点,替代水作为电池热管理系统的冷却介质可以获得更好的温度均匀性和更低的功耗。但相变乳液本身的稳定性差、过冷度大等问题亟需解决。总之,电池在高温和低温下都需要进行有效地温控,相变材料如何解决电池全温度段的热管理还值得进一步研究。     

Study the heat dissipation performance of lithium-ion battery liquid cooling system based on flat heat pipe

This paper improves the thermal management system of lithium-ion battery through the high thermal conductivity flat heat pipe, and attempts to improve its performance. The adoption of flat heat pipes reduces the problem of poor heat dissipation in the direction of the coolant flow when the liquid cooling plate is used alone, and increases the heat conduction in the longitudinal direction of the battery. A three-dimensional simulation model is established to study the influence of the number and width of flat heat pipes on the maximum temperature rise and temperature difference of lithium-ion batteries at a certain discharge rate. It is found that after adding flat heat pipes, the maximum temperature rise and temperature difference of the battery decreased. The heat dissipation performance reaches the best when the flat heat pipe number is 11 and the maximum temperature difference can be controlled below 5°C at 3 C discharge rate with 11 flat heat pipes.     

基于相变材料的锂离子电池热管理性能

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理（battery thermal management,BTM）至关重要。目前,利用相变材料（phase change material,PCM）进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料（composite phase change material,CPCM）物性参数（包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度）对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。     

基于泡沫铜/石蜡的锂电池热管理系统性能

高效的热管理系统能极大提高电池使用寿命并保证电池安全运行。为提高能源利用效率,针对动力电池组散热问题设计了基于相变材料的被动式热管理系统。采用泡沫铜/石蜡构成复合相变材料以提高石蜡的导热性能,并对复合相变材料导热性能进了测试。通过改变孔隙率、加热功率及环境温度,对不同工况下基于复合相变材料的热管理系统性能进行了实验研究。实验结果表明,泡沫铜孔隙率分别为96%、95%以及93%的复合相变材料的热导率分别是纯石蜡的14.2倍、19.2倍和25.4倍。基于复合相变材料的热管理系统能显著降低热源温度,其冷却性能优于自然对流风冷热管理系统。当热源发热量及环境温度为定值,相同结构复合相变材料下,泡沫铜孔隙率越低,热管理系统性能越好。基于复合相变材料的热管理系统能显著减小由于加热功率和环境温度变化导致的温度波动,提高了热源温度稳定性。     

基于热管技术的锂离子动力电池热管理系统研究进展

近年来,锂离子动力型电动汽车炙手可热,但它的广泛应用还受限于电池性能、寿命及使用安全等问题。锂离子电池在25～40℃内可高效安全运行,这就需要配备高效的热管理系统以保障整车安全。本文针对锂离子电池,主要综述了包括风冷、液冷、相变材料冷却和热管冷却等热管理技术的研究进展。通过分析研究发现,目前应用的热管理技术不仅在极端条件下冷却能力不足,而且存在结构复杂、体积及质量过大等缺点,既增加了电池的额外能耗,也与汽车轻量化的发展方向相悖。针对于此,本文提出开发超薄型热管的冷却技术,并认为热管和相变材料耦合的热管理技术将有效解决锂离子电池的散热与蓄热问题。