动力电池热管理用相变材料的研究进展

动力电池的热性能是影响电池性能及安全性的重要因素,其热管理是国内外的研究热点。阐述了动力电池的产热机理,介绍了适用于动力电池冷却的相变材料(PCM)种类及特点,并从相变材料直接在动力电池热管理中的应用、定型相变材料在动力电池热管理中的应用和相变材料微胶囊在动力电池热管理中的应用3方面分析了相变材料在电池热管理系统中的应用效果。最后对基于相变材料的动力电池热管理系统存在的问题进行了分析,并对其发展趋势进行了展望。     

空调蓄冷材料热性能实验研究

通过实验研究了空调蓄冷材料的凝固温度、融解温度、凝固潜热和融解潜热等热学性能.该蓄冷材料是由两种相变材料构成.在热性能测试中,用示差扫描量热仪来测定蓄冷材料的潜热,用红外光谱仪来测定蓄冷材料的结构变化.该蓄冷材料的融解热是118.996kJ/kg、起始融解温度是6.399℃.其热容量比一般的无机水合盐大、融解温度比冰高.测试结果表明该相变蓄冷材料可用作为空调的蓄冷材料.     

微胶囊相变材料的制备与特性研究

采用原位聚合法制备以石蜡为芯材、脲醛树脂为壳材的微胶囊相变材料,并通过丝网印刷技术,结合热固性聚氨酯网印粘合剂将微胶囊涂布于棉布上.考察了乳化剂的种类及用量和人工汗液对微胶囊性能的影响,分析了对经MCPCM涂布的棉布布料的热性能.研究结果表明,使用复合乳化剂制备的微胶囊相变材料表面光滑,密封良好.微胶囊相变温度和相变潜热分别为34.10℃和143.8J/g,经过20次热循环后,相变温度和相变潜热都变化不大.微胶囊经人工汗液分别浸渍20min、40min和60min 后,其相变温度和相变潜热无明显变化.微胶囊与网印粘合剂结合的复合材料涂布于棉布上,其相变温度和相变潜热均有降低.     

不同冷却策略下动力电池模块的热性能比较研究

随着新能源汽车技术的快速发展,快充快放正逐渐成为动力电池的主流工作模式,产热功率增加,热性能对动力电池的影响也随之增大。采用数值模拟研究了快充快放条件下动力电池组在不同倍率充放电下的传热特性,比较了纯相变冷却和液冷与相变材料耦合的冷却对电池模块散热效果,分析了上述两种散热方式对电池模块温差和最高温度的控制作用。数值模拟结果表明,当5C快充,立即5C快放条件下,选择最佳流速0.05m/s,电池模块温度最高温度控制在47.33℃,温差为3.39℃,与采用纯相变冷却方式相比,电池最高温度降低34.57℃,温差降低1.14℃。结果表明快充快放条件下液冷与相变材料耦合系统具有良好的动力电池热管理效果。     

热红外假目标相变材料的改性

采用氧化和接枝两种方法对石蜡进行化学改性,以拓宽石蜡的相变温度范围和提高其相变潜热.通过对两种方法反应机理和反应影响因素实验的研究,优化了反应条件,成功地拓宽了石蜡的相变温度,其相变潜热提高10%～40%.研究总结出改性石蜡相变温度和潜热与其分子结构的关系,为进一步提高石蜡的相变温度和潜热提供理论指导.     

脂肪酸相变储能材料热循环行为的试验研究

研究了一些脂肪酸作为相变材料的热稳定性。选用的脂肪酸为化学纯的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸,其融化温度在30~60℃之间。利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过56、112、200和400次反复热循环的相变材料的融化温度和融化潜热,加速热循环试验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的融化初始温度和融化潜热的变化很小,并且是没有规律的。但是,考虑相变材料的使用约为1年的热循环,在脂肪酸的热性能方面,这些材料作为潜热存储材料具有很好的热稳定性。     

一种适合潜热输送的高温相变石蜡乳状液的热性能

针对太阳能利用、余热利用、集中供暖等应用背景,采用差示扫描量热法(DSC)遴选了一种相变温度合适(相变峰值87℃)、相变潜热值较大(203.9J/g)的工业石蜡,并以此为相变材料,采用非离子型乳化剂及助乳剂复配的方法研制了3种浓度的石蜡乳状液高温潜热输送材料。测定了石蜡乳状液高温潜热输送材料的相变点、相变潜热等热物性,并研究了其蓄热特性。结果表明,该材料是一种在80～90℃之间存在相变的储、传热工质,在相变区间内的储、载热密度远大于水,是一种良好的潜热输送材料。     

相变储能材料在电池热管理系统中的应用研究进展

分析了动力型电池组在运行中的热问题对电动车在各种环境下的服役性能的重要影响.在简单归纳采用风冷、液冷方式的热管理系统的优缺点的前提下,着重总结了采用相变材料(PCM)的热管理系统原理、设计所需电池和PCM的主要参数,以及该研究领域进展和效果评价.指出基于PCM的热管理方法是开发结构紧凑的高性能锂离子动力电池系统的重要发展方向,值得引起更多的关注.     

纳米铝粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了分散性较好的纳米铝粉/石蜡复合相变材料,并对其热物性能进行了实验研究.研究表明,纳米铝粉的加入有效地提高了石蜡相变储能材料的导热系数,而对相变潜热和相变温度影响不大.     

基于相变材料与空气耦合热管理系统的电池温度控制研究

电池组在充放电时,温度过高或者温度均匀性较差不仅会影响电池容量、使用寿命,严重时还会引发安全问题。针对钛酸锂电池组成的电池组,采用Fluent仿真软件分析了相变材料热管理系统对电池的温度控制效果,并基于相变材料热管理系统进行了优化,形成了相变材料与空气耦合热管理系统。最后对相变材料热管理系统与耦合热管理系统进行了对比分析,结果表明:耦合热管理系统能更有效的控制电池组温度。