MH-Ni动力电池散热能力影响因素分析

为了给金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)散热能力优化设计提供定量依据,以80AhMH-Ni动力电池为对象,建立MH-Ni电池热模型,分析表面对流传热系数、外壳导热系数和外壳厚度对MH-Ni电池散热能力的影响。研究表明,提高表面对流传热系数、外壳导热系数可以显著提高电池散热能力,但改变电池外壳厚度带来的影响如何要具体情况具体分析。     

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。     

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。     

电池热效应分析

电池在充放电过程中由于内阻等方面影响会产生热量,而电池在高温下循环会严重影响电池整体的性能与寿命。基于国内外实验和理论分析,概述了几种电池热效应模型。对其内部多种发热效应进行了总结。并计算了产热量,得到了放电过程中的产热值及电池温度场分布,为将来进行电池温升效应研究及散热措施提供了依据。     

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。     

大容量软包装锂离子电池放电过程热分析

锂离子电池尤其是大容量锂离子电池在放电过程中会产生大量热量,如果不及时进行散热处理会严重影响电池整体的性能,也会产生安全隐患。利用STAR-CCM+软件,以软包装锂离子单体电池为研究对象,建立锂离子电池的传热模型,分析锂离子电池在放电过程中发热量、温度分布等变化规律,并讨论不同对流换热系数对电池温度的影响。     

不同健康状态等级的储能磷酸铁锂电池熵变系数及放电产热研究

衰退电池的热效应与新电池有较大差异,为了明确衰退电池放电过程中的热量构成情况、为衰退电池的安全状态监测及电池热管理策略提供依据,选取了4个健康状态(SOH,83.98%、73.72%、64.79%、45.68%)的旧电池(LiFePO_4/C),进行了不同倍率下放电过程的绝热产热量测试,并研究了衰退电池直流放电内阻随荷电状态(SOC)及SOH的变化情况,分析了衰退电池SOH与其熵变系数的关系,由此计算了衰退电池在放电过程中的可逆产热及不可逆产热速率,明晰了放电产热中的热量构成。研究结果表明,衰退电池的放电内阻在0和100%SOC时较大,60%SOC左右时较小;电池熵变系数在45%~100%SOC时受SOH的影响较大;随着电池SOH的降低,由内阻引起的不可逆热所占比重增加。     

考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明:圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。     

储能用锂离子电池组热管理结构设计

利用风扇强制对流换热,对储能用锂离子电池组进行热管理结构设计和性能研究。通过利用软件STAR-CCM+的包面、多面体网格生成及其求解等功能,对热管理结构设计进行数值模拟,分析了电池散热结构的温度场和流场分布情况,结果表明:电池箱具有良好的温度一致性,系统冷却效果良好。     

热电池热模型的研究

从热电池的基本工作原理出发,研究了热电池放电过程中热量的产生、传递、散失变化特征.并通过计算机软件,将电池模型进行网格划分,依据热量平衡原理,建立电池的热传导方程,利用"有限元法"动态模拟电池放电热过程特征与规律.并通过对电池表面以及内部温度测量进行比较分析,证明了该热模型能够正确地模拟电池放电过程的温度变化.     

锂离子储能电池放电热行为仿真与实验研究

研究了单体锂离子储能电池三维电化学-热耦合模型建模技术,开展了不同放电条件下的电池温升曲线数值仿真和实验测试。实验测定电池各主要组成材料的导热系数、比热等热物性参数,锂电池电芯叠层简化为导热系数各向异性整体结构,建立包含电芯、外壳、正负极柱等主要部件的单体电池三维几何模型;Bernardi模型描述锂离子单体电池生热率,考虑锂电池内阻随荷电状态变化,生热率作为源项加入计算模型,瞬态分析方法得到了放电历程中锂电池温度场分布,并开展了温升曲线实验测试。研究结果表明:锂电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升加速明显;外壳材料对锂电池散热具有一定程度的影响;建立的热模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。     

方形LPF动力电池在内短路下的热效应分析

为分析对流换热系数、热辐射、外壳厚度及导热系数对磷酸铁锂(LPF)动力电池散热能力的影响,以60 Ah方形LPF动力电池为研究对象,建立穿刺实验情况下的电池生热模型,确定模型中的有关参数,建立有限元仿真模型并利用Ansys软件定量地计算温度场。结果表明:提高电池表面对流换热系数和导热系数,可显著提高电池散热能力,热辐射和外壳厚度对电池散热有影响,其中,外壳厚度如何影响电池内部温度场需综合其他因素分析。     

电动汽车锂离子电池释热机理及电热耦合模型

分析了锂离子电池放电过程中的温度特性及其释热机理,利用充放电测试仪对其在不同倍率放电过程中电池表面温度的变化进行了研究。通过测试电池内阻及开路电压温度系数,分析了电池内部温度受不可逆热及可逆热的影响,建立了基于可变产热速率的电热耦合模型,并在实验中验证了模型的有效性。在此基础上,给出了电池内部温度的多项式函数估算方法,通过与仿真模型计算结果对比,该方法能较好地满足要求,为电池管理系统在线估计电池内部温度奠定了基础。     

基于动态生热模型的18650电池温度场建模仿真

为研究18650动力电池放电过程中温度场变化规律,采用实验与数值仿真相结合的方法,通过实验获得不同SOC下直流内阻与放电倍率数据,建立单体电池生热速率随SOC及放电倍率变化的动态模型,基于该模型利用有限元方法建立了单体电池三维热模型并进行仿真模拟。仿真与实验结果表明,仿真的温度变化与实验吻合,该模型可以很好地模拟不同倍率放电条件下电池的温升情况,为电池组的热管理提供了方法。     

直接空冷凝汽器翅片管积灰的换热特性研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的传热与流动特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管束不同积灰厚度的传热及流动情况,对比分析了翅片管束不同积灰厚度的压力分布、温度分布及速度分布,计算得到了翅片管束5种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速变化的规律,拟合得到了摩擦系数及努塞尔数随雷诺数变化的关系。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数、传热系数以及流动阻力逐渐增加;同一迎面风速下,随积灰厚度的增加,对流换热系数和流动阻力增大,传热系数减小。     

纯电动汽车锂离子电池热效应的建模及仿真

电池热模型可用来研究电池内部的温度分布和热传递,从而进一步提高电池的安全性能。通过实验测得不同温度和荷电状态(SOC)下电动车用锂离子电池内阻的变化情况,拟合得到电池内阻和SOC的关系表达式。通过Fluent软件建立了锂离子电池的单体温度场模型并进行仿真。仿真结果表明电池壳体对电芯的散热作用明显,在建模时不能忽略;电池正负极耳对电池整体的温度影响不大,在进行电池组建模时为了加快运算,可以忽略电池极耳。     

锂/亚硫酰氯电池内阻与容量之间的关系

对ER14250型锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)实体电池(3.6 V/1.2 Ah)不同放电状态下的电池内阻进行测试,结果表明,放电过程中电池放电容量小于0.8 Ah之前,电池内阻几乎没有变化,放电容量达到0.8 Ah时.电池内阻开始明显增大,所以通过测量电池内阻变化有可能预测约30%(0.4 Ah)的剩余容量.碳包孔隙体积及活性表面的减少、电解液导电能力的减小、反应产物SO2气泡的存在,是影响电池内阻变化的重要因素.     

基于热仿真的模块散热结构设计及优化

以某一功率放大模块为研究对象，设计了1种常规散热结构和3种优化结构。基于热仿真技术，在相同的风机、初始条件和边界条件下，分别对4种散热结构进行数值仿真。仿真结果表明：优化模块结构可以降低模块内部的热阻和模块底面的热流密度，优化散热器结构可以提高散热器的对流传热系数。2种优化方式都可以降低热源温度，并且2种方式结合后散热效果最优。     

基于MCM的环型行波超声波电机驱动集成单元的热分析

应用多芯片组件(MCM)技术,对超声波电机驱动单元的集成技术进行了初步探索;建立了MCM的三维有限元的热分析模型,并在空气自然对流情况下,对温度分布和散热状况进行了模拟计算;定量分析了空气强迫对流MCM模型温度分布和散热状况的影响。模拟分析结果为基于MCM的超声波电机驱动单元的设计提供了重要的理论依据,对于提高同类产品本身的整体性能和国际竞争力具有重要的理论意义和实用价值。     

镉镍蓄电池内阻特性研究

介绍了电池内阻及两种电池模型,阐述了交流电桥法测量电池内阻的原理。经过对多种圆柱型密封镉镍蓄电池组用不同的充、放电制度进行电池内阻特性研究实验,表明了镉镍蓄电池在充、放电过程中内阻值波动较大,随充、放电程度的加深内阻增大;在充、放电后期电池内阻上升速率加快;当充电态内阻变化△R比放电态的大时,电池性能更优良;电池内阻过大,充放电过程中△R偏高,充电效率极低,则电池性能差、寿命短。