基于浸没式液冷的锂电池热管理研究进展

电池热管理系统对电动汽车的安全性至关重要。随着电池能量密度和放电功率的提高,传统散热方案已无法满足当前电池散热的要求。浸没式液冷电池热管理系统作为电动汽车动力电池组和动力系统的高效热管理解决方案之一,正受到越来越多的关注。本文综述了目前锂离子电池浸没式液冷技术,包括单相浸没式液冷和两相浸没式液冷;探讨了冷却液种类、排布方式、流速、压力等因素对系统性能的影响及浸没式液冷效率的评价方法。同时,分析了目前浸没式液冷技术在电池热管理中的行业趋势。最后,对于浸没式液冷在锂电池热管理中的应用进行了展望,为开发更高功率、更安全和更持久的电动汽车提供参考。     

基于相变材料的锂离子电池热失控分级抑制

基于锂离子电池组高温热失控过程，分析电池热失控过程的热参数变化特征。针对50、100 ℃两个温度节点，采用石蜡-膨胀石墨-活性炭、聚乙二醇1500-甲基纤维素的两级相变材料，以弧形铝蜂巢板作为载体，提出一种基于相变材料的预防锂离子电池组高温热失控的分级抑制方法。常温常压条件下，以3节锂离子电池并联外短路放电对相变材料有效性进行测试，与未应用两级相变材料的电池组相比最大温差可达446 ℃，验证了两级相变材料的有效性。     

水基型火探管式灭火技术扑救锂离子电池火灾有效性研究

为了能够在早期快速扑灭锂离子电池火灾,基于火探管材料,选择水作为灭火剂,自行制作了小型的水基型火探管式灭火系统,研究火探管材料扑救锂离子电池火灾的有效性,开展了不同用水量及驱动压力下的锂离子电池火灾抑制试验。结果表明：火探管材料可以在电池热失控触发后迅速响应,释放灭火剂,抑制电池热失控产气燃烧并对电池快速降温;该系统的冷却降温能力与用水量呈正相关,随着用水量增加,电池的表面最高温度与高温持续时间大大降低。当用水量为100 mL时,0.5MPa的压力不能保证系统及时响应,热失控后的电池出现明火;驱动压力逐渐增加时,系统释放的液滴出现明显的溅射现象,这对系统的冷却降温效能带来了负面影响,当驱动压力为1MPa时,系统的冷却降温性能最佳。对于电池模组热失控引发的火灾,火探管材料可以快速响应,释放灭火剂扑灭初期电池火灾,并阻止电池模组热失控传播。     

数据中心液冷技术应用研究进展

液冷技术可提高散热密度、节能减排、降低数据中心的碳足迹,开展数据中心液冷技术的应用研究具有积极的科学意义.详细介绍了应用于数据中心的不同液冷技术及其冷却液.从冷却温度、节能效率、热回收性能3个方面对近年来国内外数据中心液冷技术的应用研究进展进行了综述,结果表明液冷技术冷却温度高,节能效果明显,具有优秀的热回收性能.指出...     

预制舱式磷酸铁锂电池储能系统安全性分析研究

电化学储能是开展电网调峰平谷、风/光能并网,实现“双碳”目标的关键环节,在政策导向和市场需求的双擎推动下迅猛发展,国内以磷酸铁锂电池储能预制舱/电站等形式大量涌现。然而,锂离子电池储能系统本身具有燃烧爆炸风险、成组密集布置进一步增加其发生热失控火灾事故的风险,同时由于电化学储能系统涉及固体、液体、气体及电气火灾等多种形式,给灭火救援处置提出了新的挑战。本文对电化学储能电站的安全性进行分析,并通过锂离子电池储能箱的全尺寸实验进行验证,获取其热失控过程中温度、气体浓度等多种参数,揭示锂离子电池储能箱热失控过程的机理,分析规模化电化学储能系统的火灾风险。研究结果显示,磷酸铁锂电池在热失控燃爆过程中电芯温度、环境温度出现明显变化,其中电芯温度可达700 ℃以上,在规模化应用条件下,磷酸铁锂电池热失控风险高,发生燃爆事故的危害大。因此,电化学储能电站需要从产品标准、设计规范、应急处置等方面加强安全管控,尤其需要开展适用于锂离子电池储能系统的预警装置和热管理技术研究。     

单体锂离子电池充放电数值仿真与试验

基于锂离子电池生热模型和材料热物性参数,建立了锂离子电池充放电热行为热模型。进行了单体电池不同倍率放电及充放电循环下的瞬态热行为数值仿真。结合电池充放电过程温升曲线测试,验证了锂离子电池数值仿真模型。研究结果表明:单体电池最高温度位于正极柱,最低温度位于壳体顶部。随着电池放电倍率的增大,电池温度升高,单体温差增大。电池外壳材质对热模型传热效果具有一定的影响,锂离子电池电极连接部位温升显著。     

全氟己酮和细水雾抑制三元锂离子电池火灾有效性研究

锂离子电池热失控是造成电动汽车火灾事故的首要因素。文章概述了车用锂离子电池热失控火灾危险性及抑制方法,并开展了全氟己酮、细水雾对车用三元锂离子电池热失控火灾的灭火试验。结果表明,三元锂离子电池热失控时表面最高温度超过500℃,表面最大升温速率达到18.93℃/s;全氟己酮灭火剂和细水雾均能有效扑灭电池初期明火,但在灭火后数分钟内电池发生复燃。两种灭火剂均能有效降低电池表面最高温度和最大升温速率。     

不同散热设计下钛酸锂电池热蔓延实验研究

如何有效防止热失控及热蔓延是锂离子电池模组设计的重点。为探究不同散热设计对锂离子电池模组热蔓延的控制能力,以钛酸锂电池模组为实验对象,对自然对流、表面液冷、极耳强迫风冷3 种方式的热蔓延阻隔能力进行了研究。通过对比发现,有效抑制热蔓延的关键是增大热蔓延传播路径的阻力与提高散热能力,而表面散热的阻断方式更直接,可以实现对热蔓延的阻隔,效果远远优于极耳散热。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2制备及性能

采用溶胶-凝胶法成功合成出了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2。采用TG/DSC,XRD,SEM等测试手段对材料结构形貌进行表征。将材料装配成模拟电池进行电化学性能测试。其中,900℃下煅烧保温10 h得到的材料电学性能最佳,具有较高的容量和循环性能。     

热处理对锂离子电池热失控特性的影响研究

为了探究外部高温对不同荷电状态锂离子电池热失控特性的影响,将三种荷电状态的18650 型锂离子电池分别热处理至80、100 ℃,在常温下静置24 h 后通过热流道加热线圈使其热失控并分析电池的温度、电压等特征参数。研究表明,同一热处理温度下,锂离子电池荷电状态越高其热失控现象越剧烈,热失控温度越高,电压下降时间越早。同一荷电状态下,热处理至80 ℃的锂离子电池热失控现象更剧烈,热失控温度更高,电压下降时间却更晚。试验结论可为锂离子电池的安全运输、存储及应用提供理论依据。     

废旧锂离子电池短路火灾的触发机理及危险性

研究废旧锂离子电池短路火灾的触发机理,定量评估电池仓储的危险性.以实际仓储环境中的废旧锂离子电池为研究对象进行短路试验,结果表明废旧锂离子电池正负极耳相互接触危险性远大于通过其他导电物质连接;不同SOH条件下废旧锂离子电池短路试验表明,废旧锂离子电池容量过低可能会使电池更容易发生失控着火;在100％SOC(电池荷电状态...     

受限空间锂离子电池热解气体燃烧释能研究

为量化100%荷电状态的18650型锂离子电池热解气体燃烧对受限空间环境温度产生的影响,建立了受限空间内锂离子电池热解气体燃烧的产热模型,基于火焰高度估算热解气体燃烧热释放速率,使用Fluent软件模拟受限空间内热解气体燃烧导致环境温度变化并进行实验验证。结果表明：热解气体燃烧热释放速率峰值为（312.26±23.41） W,产生的热量为（1 610.01±176.24） J,对受限空间造成的温度升高为254.74 K,仿真结果与实验数据基本吻合,验证了模型的可靠性。     

锂离子电池交流阻抗热失控变化规律研究

利用自主设计的交流阻抗监测锂离子电池热失控平台，对锂离子电池热滥用过程中阻抗变化规律进行研究。基于交流阻抗技术与锂离子电池热失控机理，分析了锂离子电池热滥用过程中阻抗、相位角、欧姆内阻、极化内阻及电压随电池表面温度的变化。结果表明：锂离子电池在热滥用过程中，阻抗会先减小并在电池断路前几分钟快速增长，电池电压保持稳定直至电池断路；相位角在加热中会减小然后保持稳定。18650型锂离子电池阻抗主要受欧姆内阻影响。锂离子电池极化内阻能在电池断路前保持稳定，说明正极材料在此阶段没有发生化学反应。     

Effect of double layer phase change material in building roof for year round thermal management

Efficient and economical technology that can be used to store large amounts of heat or cold in a definite volume is the subject of research for a long time. Latent heat storage in a phase change material (PCM) is very attractive because of its high-energy storage density and its isothermal behavior during the phase change process. Thermal storage plays a major role in building energy conservation, which is greatly assisted by the incorporation of latent heat storage in building products. Increasing the thermal storage capacity of a building can enhance human comfort by decreasing the frequency of internal air temperature swings so that the indoor air temperature is closer to the desired temperature for a longer period of time. However, it is impossible to select a phase change material to suit all the weather condition in a given location. The PCM that reduces the internal air temperature swing during the winter season is not suitable for the summer season as the PCM remains in the liquid state at all the times during these months and hence the system cannot exploit the latent heat effect. This paper attempts to study the thermal performance of an inorganic eutectic PCM based thermal storage system for thermal management in a residential building. The system has been analyzed by theoretical and experimental investigation. A double layer PCM concept is studied in detail to achieve year round thermal management in a passive manner.     

基于气体检测的锂电池热失控预警研究进展

由于锂离子电池热失控过程中往往伴随着特征气体的产生,可以通过检测气体的释放及其浓度来对锂电池热失控进行预警。介绍热失控气体的产生机理,总结电池类型、电池参数、外部环境条件对热失控气体的影响,不同热失控特征气体的产生现象等方面的研究现状,分析现有的基于气体检测的锂离子电池热失控早期预警研究的进展,并对其下一步的发展进行了展望,以期为提高锂离子电池的运行安全提供指导。     

溴代三氟丙烯对电池火灾的灭火效果实验研究

搭建了一套灭火实验平台,以额定容量为75 Ah的三元软包锂离子电池单体为研究对象,采用恒定功率为1 000 W的铝铸加热板诱发电池热失控,分析了电池在50%SOC下的燃烧特性,研究了溴代三氟丙烯（2-BTP）对电池火灾的灭火降温效果,并在相同工况下与水、七氟丙烷、五氟乙烷进行对比,分析了不同灭火剂的灭火时间、最高温度和复燃情况。结果表明,实验条件下,溴代三氟丙烯最快在13 s内扑灭了明火,不仅灭火速度最快,降温效果最好,还能有效抑制锂离子电池复燃。     

相变通风屋顶的供热节能优化设计研究

提出太阳能相变屋顶系统(主要由太阳能空气集热系统、相变通风屋顶组成),将两种相变材料(PCM1、PCM2,PCM1用于供冷期蓄冷,相变温度在35℃左右。PCM2用于供暖期蓄热,相变温度在18℃左右)及风道(预制在钢筋混凝土板内,供冷期利用夜间低温空气冷却屋顶与PCM1,供暖期利用太阳能空气集热器出口热空气加热屋顶与PCM2)预制在屋顶内,形成相变通风屋顶(由上至下的基本结构为保护层、防水层、找坡层、保温层、找平层、PCM1、钢筋混凝土板),实现供冷期夜间蓄冷日间吸热、供暖期日间蓄热夜间放热。针对供暖工况,采用模拟方法,结合评价指标,对相变通风屋顶中相变材料(由于供暖工况PCM1不发生相变,因此研究对象为相变材料PCM2)的相变温度、结构(即相变材料位置)、相变材料厚度进行优化选取。A型相变通风屋顶将PCM2设置在PCM1与钢筋混凝土板之间,B型相变通风屋顶将PCM2设置在钢筋混凝土板下面,C型相变通风屋顶将PCM2设置在预制风道外圈。PCM2的最佳相变温度为18~20℃,最优结构为B型相变通风屋顶,PCM2最佳厚度为30 mm。与无相变通风屋顶(将B型相变通风屋顶中的30 mm厚PCM2相变材料替换成相同厚度的水泥砂浆,保留预制风道,其他各层材料及厚度均保持不变)相比,最佳相变通风屋顶(PCM2相变温度为18~20℃、厚度为30 mm的B型相变通风屋顶)的各项评价指标均更优。