基于Mxene/石蜡CPCM的锂电池热管理系统

为了确保锂离子电池的安全稳定运行,可靠的电池热管理系统(BTMS)在处理电池热相关问题和确保动力电池的性能、安全以及寿命方面都起着不可或缺的作用。相变材料冷却结构简单、冷却效率高,具有较好的温度平衡性能,而新型纳米材料Mxene的导热系数高达55.8 W/(m·K),因此首次将Mxene和石蜡结合构建复合相变材料(CPCM),在方形锂离子电池组基础上建立了以Mxene/石蜡为CPCM的电池热管理系统,研究Mxene的质量分数对电池组温度分布的影响,并进一步对电池组仿真模型进行研究,探讨电池间距、环境温度和对流传热系数对电池组散热性能的影响。研究表明：当石蜡和Mxene质量比为1∶1,X轴和Y轴方向电池组的间距分别为20和10 mm,环境温度控制在34℃之内,对流传热系数为4 W/(m·K)时,该电池组的散热效果最好。     

锂离子电池组热管理系统研究现状

归纳锂离子电池组结构设计的要点,包括冷却介质的流通方式、进出口设置和电池的排列。总结现有电池冷却和预热技术的优缺点。空气冷却系统结构简单、应用广泛,但效果较差;液体冷却系统效果显著,能耗较大、密封要求高;相变材料的应用需要提高导热率和比热容;热管冷却系统结构紧凑,配合风机冷却效果更佳。相对于内部加热系统,电池组外部加热系统结构简单,但加热速度较慢。冷却/加热一体化电池组热管理系统的开发,将是研究的方向。     

半导体制冷-相变材料保温的电池组热管理

为提高户外基站备用电池组的工作性能、延长使用寿命,需要进行冷却和保温。将半导体制冷(TEC)与相变材料(PCM)保温相结合,对基站用48 V铅酸电池组进行热管理。模拟分析TEC的布置、制冷功率和环境温度对冷却保温效果的影响。TEC设置在电池组前后两侧、制冷功率为170 W时,可降低电池的温度、提高冷却阶段电池组温度场的一致性、延长保温时间。电池组经过连续的冷却保温过程,仍处于最佳工作温度范围,电池充放电时的最高温度可得到抑制。     

动力锂离子电池热管理技术研究进展

热管理系统可确保动力锂离子电池的运行安全,其中冷却技术是主要方面。分析锂离子电池热失控发生过程,总结空气冷却、液体冷却、热管冷却、相变材料冷却和复合冷却等热管理技术的研究现状,提出动力锂离子电池热管理技术的发展方向。空气冷却和液体冷却技术存在控温效果较差、消耗额外能量等缺点;热管冷却具有成本较高、结构复杂等不足;相变材料冷却可降低锂离子电池的峰值温度,提高电池组的温度均匀性;复合冷却可综合各冷却方式优点,应用前景良好。     

基于复合相变材料的电池包热管理研究

有机类相变材料导热系数普遍低,制约了其在电池热管理中的应用,通过与高导热率的材料复合能有效改善相变材料的导热性能.为明晰复合相变材料的材料属性对电池包温度分布、温升速率、温度一致性等温度特性的影响,建立了单体电池产热模型和相变材料相变模型,并通过理论计算得出复合相变材料的热物性参数.以此为基础模拟电池组在环境温度40℃...     

基于相变材料的锂离子电池组热管理研究进展

介绍了相变储能材料的特性及分类,分析了锂离子电池组的产热机理及对其进行热管理的必要性。总结了近几年来采用风冷、液冷等热管理系统的研究进展,重点介绍了基于相变材料的热管理系统的优势、存在的问题及其改进方法。针对石蜡等相变材料的导热系数小等缺点,提出了几种强化传热的方案,展望了电池组热管理系统的应用前景。     

导热硅胶形状对液冷式电池组热性能影响研究

随着电动汽车能量密度的增加以及充放电功率水平的提高,动力电池热问题日益突出,电池热管理系统设计显得尤为重要。从动力电池组应用场景出发,建立了液冷式电池组有限元模型并仿真分析了4种导热硅胶形状对电池组热性能的影响。研究发现,随着导热硅胶与电池组接触面积的减少,电池组温度有所上升,但温差较小。相比于常规设计方案,改短设计方案在电池组温度略微上升的条件下温度均匀性改善明显,可以为电池热管理系统设计提供参考。     

电池模组垂直方向温度场仿真与实验分析

热管理系统在维持电池组内部热量均衡、使电池安全可靠、延长电池使用寿命方面发挥重要作用.利用Floefd软件对电池标准模组进行高度方向温度场热仿真分析,并开展验证实验.在电池组放电过程中测量模组底部、上表面、冷却板导热垫、侧板等高度方向各点温度,将仿真与实验数据进行对比分析.结果表明,典型工况时,电池模组上表面温度达到45℃,模组上表面与底面温度差12℃,与仿真结果10.77℃相近;模组和液冷板间的导热垫上下表面,温度差2℃,与仿真结果一致.     

基于密胺吸附型相变材料的散热性能优化研究

锂离子电池具有循环寿命长、安全性能好、自放电量小等优点,被广泛应用于电动汽车及储能等领域.然而,由于电池组间的散热和温度不一致,热失控事故时有发生.通过制备密胺吸附型复合相变材料并将其应用在电池模组中进行热管理,结合SolidWorks和Comsol软件,分析了不同厚度、不同导热系数下相变材料对单体电池和电池模组温度分布规律的影响;并建立了密胺吸附型相变材料的电池散热模型,采用实验与模拟相结合的方法优化其散热性能.研究结果表明,当锂电池以5 C放电时,相变材料层的厚度应大于2.5 mm,电池模组的温度可控制在43℃以内;当相变材料的导热系数提高到2.5 W/(m·K)时,电池模组最大温差减小到1.2℃.综上可知,本研究所开发的密胺吸附型复合相变材料作为被动热管理技术展现出良好的控温效果,在电动汽车及储能领域具有重要的应用价值.     

锂电池组动态热模型在混合动力汽车中的应用

锂离子电池热模型对于电池单体和热管理系统的设计有着重要的意义,研究串并联组合的锂离子电池组在混合动力汽车系统中的性能和寿命,提出面向控制的电池组动态热模型,该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时估计电池组中各单体电池的运行温度。实验利用18650型锂离子电池单体,实现3并3串和3串3并形式的电池组循环充放电,得到单体电池温度分布曲线。仿真比较结果表明,提出的电池组热模型具有较高的估计精度,满足混合动力汽车的热管理系统的设计要求。     

碳纳米管–氮化硼/肉豆蔻酸复合相变材料的蓄热性能研究

为了研究混合纳米颗粒复合有机相变材料蓄热性能,以肉豆蔻酸为基体,利用2步法将纳米氮化硼碳纳米管按照不同配比与不同混合质量分数,制备了碳纳米管-氮化硼/肉豆蔻酸复合相变材料。采用热常数分析仪、差示扫描量热仪以及X射线衍射仪对其进行了蓄热性能测试,并重点分析了这2种纳米颗粒的配比、碳纳米管的管径、混合纳米颗粒的质量分数以及不同环境温度对复合相变材料的等效导热系数的影响。结果表明:复合相变材料的相变潜热、相变温度等热性能变化不大,而导热系数有明显增高。同时,在Maxwell模型基础上建立了适用于碳纳米管–氮化硼的复合相变蓄热材料等效导热系数计算模型,并将计算结果与实验结果对比,验证了其正确性。     

液冷泡沫铝PCM对锂电池组峰值温度的影响

石蜡由于具有较高的相变潜热,被认为是一种很有发展前景的散热材料。但由于它的导热率不高,热量不能很好地传递出去,会导致电池超温进而影响电池寿命,甚至发生安全事故。建立了一种新型的泡沫铝/石蜡相变材料与液冷复合式三维热仿真模型,在仿真研究的基础上对电池组散热系统进行改进。对改进后的模型进行仿真,结果表明优化后的电池组散热性能良好。     

基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响.首先建立了18650型LiFePO4单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响.结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而...     

泡沫铝/石蜡PCM对锂电池组峰值温度的影响

泡沫铝/石蜡由于兼具较高相变潜热以及导热率,被认为是一种很有发展前景的散热材料。建立了电动汽车锂离子电池的三维热仿真模型,在仿真研究的基础上对电池组散热系统的电池排布与泡沫铝孔隙率进行了有交互作用的正交实验。用极差分析法和方差分析法得出这些参数及相应交互作用对电池组峰值温度的影响,确定了电池组散热系统的最优参数,仿真后的结果表明优化后的电池组散热性能良好。     

PCM与液体协同冷却的电池组热仿真研究

采用在定型复合相变材料内部构建液体通道设计,实现相变材料与液体协同冷却,可以改善电池组传热能力,提升电池组电性能和延长循环寿命.利用ANSYS软件建立了三维模型,在此基础上进行冷却通道结构、冷却液的流速、入口温度、通道壁厚和热导率对电池组冷却效果的影响的仿真,仿真计算数据表明:(1)冷却通道结构采用并行通道方式可显著降低电池模块最高温度,改善温度均匀性;(2)提高冷却液流速可降低电池组最高温度和温差,当流速>0.15 m/s后,继续提高流速,电池组冷却效果的改善不明显;(3)电池组温度随着通道的热导率的提高而降低,当热导率>3 W/(m·K)时,继续提高热导率,电池组的温度降低不明显.     

热管和风冷结合的动力电池组热管理系统

目前，风冷及液冷电池组热管理系统的研究和应用较多，使用热管的电池组热管理系统在实际应用中很少见。热管和风冷结合的散热结构与风冷散热结构相比，可更高效地将电池内部产生的热量传递至外界，在保证电池组密封前提下，使电池组内部温度更均衡；它与液冷散热结构相比，减少冷却液体质量，避免了液冷管路漏液发生，提高电池组使用的可靠性和安全性。采用仿真软件，对热管结合风冷的散热结构进行热仿真，探究冷却风入口风速和角度、隔板材料性质及是否添加扰流板对电池组散热效果和温度均匀性的影响。仿真数据说明与原状态比较，通过增加入口风量、改变隔板材料以及添加扰流板，可使电池组最高温度和最大温差分别降低26.8%和65.9%。     

基于复合相变材料的电池组散热性能分析

首先对某21700三元锂离子电池进行了内阻和物性实验,之后建立单体锂离子电池自然对流散热模型并进行验证,最后基于膨胀石墨/石蜡复合定型相变材料设计了电池组散热结构。通过数值模拟方法,分析了相变材料散热的有效性,阐述了相变材料的热物性和环境温度对散热性能的影响。石墨的含量应适中,相变材料的热导率达到一定程度后,相变焓值和比热对散热性能的影响更大。环境温度升高则相变材料的潜热消耗越快,无法达到电池组的散热要求。     

导热界面材料与强制风冷在储能模组内的应用

为探索导热界面材料与强制风冷冷却在锂离子储能电池模组中的应用模式,分析了导热界面材质的特性以及工程应用模式,并通过对比实验验证得到测试结果。研究结果表明：在某些中高倍率应用场景下,可以使用导热界面材料和强制风冷冷却双管齐下的散热方式;利用导热界面材质良好的填充效应可以提升锂离子电池模组的散热能力,可为储能电池模组热管理系统设计提供理论依据。     

基于半导体制冷技术的动力电池热管理系统研究

研究了一种利用半导体制冷技术的电池热管理系统。首先分析了电池的生热特性及传播规律,指出电池需要工作在合理的工作范围内,然后建立电池的热效应模型和半导体制冷模型,并对单体电池温度场进行了仿真和实验,实验验证了模型的正确性。根据实验结果对模型进行了校正,使模型更符合实际情况。最后对电池组半导体制冷热管理系统进行了仿真,结果表明半导体制冷片对单体温度场和电池组温度场都能够进行有效的调节,使电池工作在合适的温度范围内。     

锂离子电池散热技术研究进展

对锂离子电池的产热模型和散热技术进行综述,介绍目前锂离子电池领域风冷、液冷、相变冷却及复合冷却的发展情况.风冷效果的优化主要从冷却介质参数、结构参数及控制策略方面进行;液冷技术出现了散热能力强的微流体冷却,有望实现外部冷却到内部冷却的技术革新;相变冷却技术引入液气相变技术,实现了热量快速传递,可满足高倍率放电高散热量的...