【《鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述》8100字(論文)】_第1頁
【《鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述》8100字(論文)】_第2頁
【《鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述》8100字(論文)】_第3頁
【《鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述》8100字(論文)】_第4頁
【《鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述》8100字(論文)】_第5頁
已閱讀5頁,還剩10頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

-PAGEIII-鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u18617鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀文獻綜述 1275321.1空冷技術(shù) 1199691.2基于相變材料的熱管理技術(shù) 594791.3基于熱管的電池?zé)峁芾砑夹g(shù) 6182271.4基于液體的熱管理技術(shù) 9173151.5復(fù)合熱管理系統(tǒng) 11233981.6鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)中存在的一些問題 132840參考文獻 14電池?zé)峁芾?BatteryThermalManagement,BTM),是根據(jù)電池工作時的溫度分布對電池性能的影響,結(jié)合電池自身的產(chǎn)熱機理,進行合理科學(xué)的傳熱系統(tǒng)設(shè)計使得電池溫度能保持在最佳工況區(qū)間內(nèi),從而改善電池在溫度過高或過低時工作引起的熱散逸或熱失控,從而提高電池性能的工程技術(shù)。通過對電池進行熱管理的方式,以確保電池可以在最佳工作溫度范圍內(nèi)運行,并且在一定程度上可以改善電池的溫度均勻性。包括單體電池內(nèi)部溫度的均勻性、模塊中各單體電池間溫度的均勻性、各模塊之間溫度的均勻性等三個方面。在電池運行的過程中,根據(jù)Arrhenius定律可知,化學(xué)反應(yīng)速率和溫度呈指數(shù)關(guān)系,電池局部溫度過高將造成電池內(nèi)部、不同電池之間和不同模塊之間化學(xué)反應(yīng)的不平衡。當(dāng)電池整體溫度過高時,電池能量密度、功率密度以及壽命都會收到嚴重的影響。目前發(fā)展的比較成熟或受到重視的鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)有以空氣為介質(zhì)的熱管理技術(shù)、相變材料電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、基于熱管的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、基于液體的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、以及復(fù)合熱管理系統(tǒng)。1.1空冷技術(shù)基于空氣的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)(即風(fēng)冷系統(tǒng)),風(fēng)冷是以低溫空氣為介質(zhì),利用對流換熱改善電池工作溫度的一種散熱方式,其分為自然冷卻和強制冷卻(利用風(fēng)機等)。該技術(shù)利用自然風(fēng)或風(fēng)機,與汽車自帶的蒸發(fā)器相配合來為電池降溫,風(fēng)冷系統(tǒng)對設(shè)備的要求較低,使用成本不高。同時空氣的質(zhì)量較輕,可以減輕系統(tǒng)的負荷,節(jié)省資源。因此在早期的電動乘用車中應(yīng)用廣泛,如日產(chǎn)聆風(fēng)(NissanLeaf)、起亞SouIEV等,在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。[3]然而,空氣比熱容低,且傳熱能力較差,這限制了它在環(huán)境溫度較高時的使用。此外,相比于固體和液體介質(zhì),空氣作為冷卻工質(zhì)時的均勻性也是很難控制的一個因素,如果空氣自身不均勻,那么電池的溫度均勻性也會受到影響。2019年李康靖等人利用CFD軟件對串行風(fēng)冷式18650圓柱鋰離子動力電池包的散熱效果進行研究,探究了電池排布方式、電池間距及進風(fēng)口風(fēng)速對電池包溫度場分布的影響。并設(shè)計實驗對仿真模型進行了驗證。結(jié)果如圖1-1、1-2、1-3所示。圖1-1三種排布電池組的溫度分布[4]圖1-2單體電池的間距對電池組溫度特性的影響[4]圖1-3風(fēng)速對電池組溫度特性的影響[4]仿真結(jié)果表明:在2C的放電倍率下。順排排布的散熱效果最好;縮小電池間距可以有效降低電池組的最高溫度;而電池間距在4mm時電池組的溫度均勻性跟好;提高空氣的流速能有效改善電池包的散熱效果。李康靖等人對鋰電池組風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進行了研究,他們建立電池組的風(fēng)冷結(jié)構(gòu)初始模型,然后根據(jù)計算流體力學(xué)的理論,利用計算機軟件對其進行溫度場和流場的仿真。他們增加了進風(fēng)角度和出風(fēng)角度等影響因素,用多目標優(yōu)化模型。結(jié)果顯示,電池組最高溫度和溫差分別為306.627K(33.477℃)和3.815K(3.815℃),比初始模型分別降低了9.55%和25.89%,與單因素模型相比,分別降低了0.36%和20.27%,這個結(jié)果表明多目標優(yōu)化結(jié)果更好。多目標優(yōu)化的方法能有效處理風(fēng)冷散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的離散變量優(yōu)化問題,今后可為其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化做參考。2020年王天波[5]等人對電動汽車鋰離子電池風(fēng)冷系統(tǒng)的進出口進行了優(yōu)化設(shè)計,從電池組最高溫度、單體電池的最大溫差、電池組標準差三個方面分析了多種進出口方向、位置、形狀對電池組散熱效果的影響規(guī)律。最后,結(jié)合正交優(yōu)化方法綜合考慮多種因素,優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:在進出口面積不變的情況下,次啊用側(cè)向通風(fēng)散熱方式,對稱分布式進出口位置間距減小至40mm,且進出口形狀為圓形時,散熱效果最佳;進出口位置間距過小或者橫向貫穿距離過大,反而會導(dǎo)致散熱效率降低。綜上所述,在以往建立的空冷技術(shù)上,現(xiàn)階段對空冷技術(shù)研究的主要方向是不斷的改進空冷系統(tǒng)中的細節(jié)問題比如說進出口的角度、形狀、位置、間距以及電池的排列方式和間距等。1.2基于相變材料的熱管理技術(shù)相變材料可以通過吸收熱(冷)量進行相變,并在需要時放出熱(冷)量,從而達到控制溫度的目的。相變材料的種類很多,根據(jù)PCM的化學(xué)成分,PCM一般主要分為無機類、有機類二種:(1)其中無機類PCM包括:結(jié)晶水合鹽,其他無機相變材料(如水);金屬(包括合金),如鉛、鉛錫合金。無機相變材料價格便宜、導(dǎo)熱系數(shù)大、溶解熱大、密度大、使用范圍廣,但存在嚴重的過冷和相分離現(xiàn)象;(2)有機類PCM包括:石蠟類、羧酸類、多元醇類、糖醇類和聚醚類等。有機類PCM具有腐蝕性小、性能比較穩(wěn)定、毒性小、成本低等優(yōu)點,但其導(dǎo)熱系數(shù)小、密度較小、易燃燒等缺點也很明顯。固-液相變材料相變潛熱大、種類眾多,價格適中,在實際應(yīng)用中最為廣泛。但是在固-液相變過程中有液相產(chǎn)生,一旦相變材料泄露,那么相變材料就無法循環(huán)利用,同時可能會引起環(huán)境污染問題。解決此問題的途徑有兩個:一是相變材料微膠囊化,二是開發(fā)定形相變材料[6]。2016年Yan[7]等人研究利用復(fù)合板進行電池?zé)峁芾?。?fù)合板由散熱板、絕緣板和PCM組成。電池組由三個棱柱形磷酸鐵鋰電池組成。在20℃的環(huán)境溫度下,對電池進行1C、3C、5C和10C倍率的放電實驗。他們設(shè)置了四個實驗組,第一組的電池?zé)o間隔,第二組的電池間有間隙,第三組在電池間安置散熱板,第四組在電池間安置復(fù)合板。結(jié)果表明,前兩組的實驗結(jié)果相似,第三組電池的散熱效果好,但隔熱效果差。第四組使用復(fù)合板改善了散熱、溫度均勻性和隔熱,能有效避免電池組的熱失控。2019年,Weng[8]等人提出了具有梯度厚度和電導(dǎo)率的新型PCM填充方法。他們通過實驗探究了相變溫度、相變材料厚度等因素對PCM冷卻性能的影響。實驗中選取的厚度為5、10和15mm,選擇的三種PCM相變溫度分別為35℃、42℃和55℃。實驗結(jié)果表明,PCM的吸熱能力與厚度有關(guān)系,其中厚度為1-10mm的PCM冷卻效果最佳。此外,在選擇相變材料時,要根據(jù)實驗的具體情況選擇具有合適相變溫度的材料。2020年周鈺鑫[9]等人對相變材料的鋰離子電池?zé)崾Э胤旨壱种七M行了研究,他們通過對電池?zé)崾Э剡^程中的熱參數(shù)變化特征進行分析。針對50、100℃兩個溫度節(jié)點,采用石蠟-膨脹石墨-活性炭、聚乙二醇1500-甲基纖維素的兩級相變材料,以弧形鋁蜂巢板為載體,提出了一種基于相變材料的預(yù)防鋰離子電池組高溫?zé)崾Э氐姆旨壱种品椒āT诔爻簵l件下,以3節(jié)鋰離子電池并聯(lián)短路放電對相變材料的有效性進行測試,與未應(yīng)用兩級相變材料的電池組相比最大溫差可達446℃,驗證了兩級相變材料在抑制鋰電池組熱失控的有效性??偟膩砜矗嘧儾牧系难芯壳熬皬V闊。相變材料的種類繁多,可以帶來可觀的冷卻效果,它的布置形式也影響著電池?zé)峁芾淼淖饔媚芰ΑM瑫r相變材料和其他類型熱管理形式的結(jié)合使用也成為了未來重要的發(fā)展方向。1.3基于熱管的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)由于熱管具有質(zhì)量輕、快速均溫等特性,目前廣泛應(yīng)用于微電子器件冷卻、軍工、航天等行業(yè)。同時由于其導(dǎo)熱系數(shù)高和安裝結(jié)構(gòu)緊湊能有效節(jié)省空間,近幾年也得到了大量電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的學(xué)者的關(guān)注。其大致結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。圖1-4基于熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)示意圖[10]2018年,F(xiàn)eng[11]等人設(shè)計了一種熱管應(yīng)變監(jiān)測組合電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。實驗中使用應(yīng)變儀來監(jiān)測鋰離子電池組的應(yīng)變,熱管冷卻裝置用于降低溫度。在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)放電過程中,電池組的溫度有著顯著差異,當(dāng)熱管冷卻裝置嵌入電池組中心時,電池組可以保持其最佳工作溫度。在電池組配備熱管冷卻裝置后,放電過程中的應(yīng)變逐漸降低,并且在充放電循環(huán)過程中具有相同的溫度變化趨勢。此外,該系統(tǒng)具有低功耗的優(yōu)點。同年,Huang[12]等人研究設(shè)計了一種基于熱管聯(lián)合相變材料的圓柱形鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),它由PCM和熱管共同參與冷卻。實驗中表現(xiàn)出優(yōu)異的冷卻性能,可以有效的保證電池在很長的一段時間內(nèi)溫度平穩(wěn)的工作。通過不同放電倍率的實驗結(jié)果表明,熱管在快速傳導(dǎo)熱量和改善基于PCM的電池模塊的溫度起著非常重要的作用。此外,與液體冷卻相結(jié)合的熱管具有顯著的控制溫度能力,電池在3C放電倍率期間最高溫度將會保持在50℃左右。2019年丹聃[13]等人研究了基于平板熱管技術(shù)的電池?zé)峁芾砩嵯到y(tǒng),平板熱管(vaporchamber,VC)是一種基于二維平面?zhèn)鳠岬母邔?dǎo)熱元件,與傳統(tǒng)熱管的一維傳熱方式相比,可有效解決電池組整體均溫問題,并進一步簡化系統(tǒng)。平面熱管結(jié)構(gòu)原理如圖1-5、1-6所示。圖1-5平面熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)[13]圖1-6平面熱管傳熱原理示意圖[13]實驗研究表示,在產(chǎn)熱功率為25W時,平板熱管的擴散熱阻為0.044℃/W,等效導(dǎo)熱系數(shù)為650W/K,隨著電池產(chǎn)熱功率的增大,平板熱管的擴散熱阻降低,等效導(dǎo)熱系數(shù)顯著增大。在多熱源條件下,其表面的最大溫差低于4℃,該結(jié)果表明平板熱管具有較好的均溫性,在電池?zé)峁芾矸矫嬗辛己玫陌l(fā)展前途。2020年田晟[14]等人對基于正交層次法的鋰離子電池?zé)峁苌崮P瓦M行了數(shù)值模擬分析。他們設(shè)計了一種鋰離子電池?zé)峁?鋁板嵌合式散熱模組,增大了熱管與電池的接觸面積,強化了換熱能力。利用數(shù)值模擬和正交試驗層次分析等方法研究了影響模組散熱性能各因素的具體影響權(quán)重,對其進行參數(shù)優(yōu)選。結(jié)果表明:各試驗方案下電池模組的溫差均控制在3℃以內(nèi),均溫性優(yōu)異;各因素對最高溫度的影響程度依次為:熱管冷凝段對流傳熱系數(shù)>熱管冷凝段長度>鋁板厚度>熱管間距;結(jié)合層次分析確定最佳參數(shù)組合為熱管冷凝段對流傳熱系數(shù)25W·m-2·K-1、熱管長度117mm、鋁板厚度2mm、熱管間距20mm,該方案下電池以2C倍率放電至20%模組的最高溫度為41.60℃,溫差為1.35℃,滿足所需的散熱要求。1.4基于液體的熱管理技術(shù)空氣的對流換熱系數(shù)小,其冷卻效果并不理想。而液體的換熱系數(shù)大,是目前主流的電池?zé)峁芾矸绞?。基于液冷式的BTMS,是近年來EV用鋰離子電池換熱方式中應(yīng)用最可靠的一種,可分為常規(guī)型和微尺度型等2種。常規(guī)型LC-BTMS可分為間冷式LC-BTMS和直冷式LC-BTMS。間冷式LC-BTMS是將流通的液體冷卻劑在液體管道/冷卻護套/冷板等環(huán)繞在鋰離子電池模組周圍進行間接換熱。常用的換熱介質(zhì)主要有水、去離子水、硅基油、乙二醇、聚硅酮、礦物油、丙酮等。冷卻效果取決于液體的流動狀態(tài)、粘度、熱導(dǎo)率以及流速等,如聚硅酮電介質(zhì)流體的冷卻效果明顯優(yōu)于同樣條件下的空氣流體。直冷式LC-BTMS是制冷劑與鋰離子電池模組直接進行換熱的熱管理系統(tǒng),常用的換熱介質(zhì)有礦物油與丙酮等,其中礦物油的有效傳熱系數(shù)是空氣的4倍;直冷式LC—BTMS的溫度均衡性較好,溫差可精準地控制在1℃以內(nèi)。冷卻液體與外界空氣直接進行熱量交換的LC-BTMS,稱為被動式LC—BTMS,與EV制冷裝置進行換熱的稱為主動式LC-BTMS。與風(fēng)冷相比,液體冷卻具有更高的換熱系數(shù),是一種極具吸引力的換熱方式。Chen等比較了強制空氣冷卻、翅片冷卻、間接液體冷卻和直接液體冷卻等4種冷卻策略的熱工性能。得到采用空氣冷卻方式所需耗電是其他方式的2-3倍,而與直接冷卻相比,間接冷卻是一種更好的選擇。特斯拉EV采用1:1的乙二醇/水溶液作為ModelS的車載LC-BTMS的冷卻介質(zhì),并對其進行了全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配套的維護保養(yǎng)策略以滿足要求,使得特斯拉EV廣受市場好評與消費者的青睞[15]2016年羅玉濤[16]等人研究了鋰離子電池組液冷熱管理系統(tǒng)的直接接觸式方法,實驗采用了容量為37A·h的鋰電池,采用變壓器油為冷卻介質(zhì)對電池組進行直接接觸式的冷卻方法,并據(jù)此建立了系統(tǒng)的熱模型。通過仿真試驗的方法分析了電池在4C(148A)倍率下放電時系統(tǒng)的散熱能力。在仿真過程中發(fā)現(xiàn),3進1出的流道結(jié)構(gòu)對電池組的散熱效果很好。在極限工況時,能保證電池的最高溫度穩(wěn)定在34.2℃,同時電池的最大溫差也不會超過3.3℃。驗證了該方案可行性,但在現(xiàn)有實驗條件下,冷卻工質(zhì)溫度難以控制的問題還有待解決。。2018年馮能蓮[17]等人對新型蜂巢式液冷模塊進行了仿真開發(fā).他們基于ANSYSFLUENT平臺建立了模塊的三維熱模型,在對模塊的散熱結(jié)構(gòu)進行傳熱特性仿真的同時,利用實驗平臺對其進行了模型驗證;在這些研究的基礎(chǔ)上,他們提出通過增設(shè)導(dǎo)流板的方式來對液冷散熱結(jié)構(gòu)進行改善。后續(xù)的研究中,他們對電池模塊在不同冷卻工質(zhì)溫度、流速條件下的三維溫度分布情況進行了定量分析.仿真與實驗結(jié)果表明了他們建立的電池模塊三維熱模型的是正確的而且其散熱結(jié)構(gòu)也是合理的。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)冷卻工質(zhì)的流速和溫度對電池模塊的溫度分布有很大的影響,后續(xù)實驗中應(yīng)該對其進行合理的控制。2020年馮能蓮[28]等人基于2018年的仿真結(jié)果為4A·h的21700型鋰離子電池研發(fā)了蜂巢式液冷電池模塊,并通過搭建的試驗平臺測定其充/放電過程的傳熱特性。結(jié)果表明:在25℃環(huán)境溫度下,0.5C恒流恒壓充電和1C恒流放電過程中,電池模塊的最大溫差均被控制在2℃以內(nèi);40℃環(huán)境溫度下,1C恒流放電過程中,當(dāng)冷卻液流量大于1L/min時電池模塊的最大溫差能保持在所要求的5℃以內(nèi)。說明蜂巢式液冷電池模塊冷卻性能優(yōu)良,可為未來電池?zé)峁芾矸桨傅脑O(shè)計提供技術(shù)支撐。圖1-7蜂巢式液冷模塊結(jié)構(gòu)示意圖[18]2020年李瀟[19]等人提出了一種基于對角雙向流道結(jié)構(gòu)的液冷板的新型設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明,增加該冷板流道的間距能有效降低電池組間的最高溫度和最大溫差,當(dāng)流道間距均勻分布時,散熱效果最好。而增大流道寬度雖然能有效降低最高溫度但是會最大溫差也會隨之上升,因此對于寬度需要進行綜合權(quán)衡。當(dāng)冷卻液流速增加時最高溫度明顯下降,但是當(dāng)流速超過某一閾值時,最高溫度不再變化。圖1-8基于對角雙向流道液冷板結(jié)構(gòu)示意圖[19]同年邱翔[20]等人對動力鋰電池組的液冷散熱進行了分析和優(yōu)化,通過仿真計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比,發(fā)現(xiàn)電池模型具有一定的準確性與適用性。文章用冷卻液直接接觸的方式進行熱管理,通過仿真模擬后,得出在高倍率的放電情況下該冷卻方式效果不佳的結(jié)論,通過在散熱系統(tǒng)外壁增加肋條的方式進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)增加肋條能有效的增大電池表面的努塞爾數(shù),從而降低電池組表面的最高溫度和電池之間的最大溫差。1.5復(fù)合熱管理系統(tǒng)2016年,魏增輝[20]等人將相變材料和液冷管路相結(jié)合用于LiFeP04電池包熱管理系統(tǒng),研究在相變材料完全融化前,液冷開啟時刻對電池溫升的影響;同時研究了不同冷卻液流速對電池溫升的影響。結(jié)果表明:在相變材料相變結(jié)束時,冷卻液開啟時刻越早。電池溫降的斜率越?。浑S著冷卻液流速的增加。電池的溫升及溫差逐漸減小。圖1-9是一種結(jié)合了相變、熱管、風(fēng)冷的復(fù)合散熱系統(tǒng),系統(tǒng)中電池的熱量首先被被相變材料吸收,然后由相變材料中的熱管又將其導(dǎo)出,最后在熱管的冷端采用強制風(fēng)冷進行散熱,實驗結(jié)果表明這種復(fù)合電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對電池組的溫度和溫差的控制效果良好。圖1-9相變-熱管-風(fēng)冷復(fù)合熱管理系統(tǒng)示意圖[21]2017年,Wu[22]等人提出了一種基于熱管輔助相變材料的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。與其他系統(tǒng)相比,這個系統(tǒng)具有更好的散熱性能。從實際應(yīng)用的角度上來講,這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,便于安裝。實驗結(jié)果表明,熱管輔助的基于PCM的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對于混合動力車是有效且可行的。對于使用PCM和熱管的熱管理系統(tǒng),在高放電倍率下可以帶來顯著的冷卻效果。此外,通過使用PCM可以改善電池模塊的溫度均勻性,在此基礎(chǔ)上使用熱管時,這一效果將變得更加明顯。2018年,江振文[23]等人設(shè)計了基于相變材料和水冷組合的熱管理系統(tǒng),研究了PCM已經(jīng)在電池放電過程中吸收了熱量后,如何進一步強化其吸熱能力。實驗研究了在改變外界條件下,水冷系統(tǒng)對PCM吸熱能力的作用效果。結(jié)果表明,冷卻液可以吸收并導(dǎo)出PCM所吸收的熱量,使PCM可以進一步吸熱,優(yōu)化了電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。此外,隨著相變材料厚度的增加,它的散熱效果將會被削弱,影響到了PCM內(nèi)部的溫度均勻性。江振文[23]等人主要研究了用于鋰離子熱管理的PCM復(fù)合材料的性能優(yōu)化。該相變材料由PCM和膨脹石墨組成,多孔膨脹石墨中吸收了部分石蠟。實驗使用的PCM復(fù)合材料的熔點在41.6℃到44.7℃之內(nèi),讓磷酸鐵鋰電池在5℃的環(huán)境溫度下放電。結(jié)果表明,PCM復(fù)合材料可以使電池的最高溫度降低10℃。2019年,Jiang[24]等人對相變材料和熱管復(fù)合熱管理系統(tǒng)進行了綜合研究。他們組裝了包括電池、相變材料和熱管組成的的熱管理系統(tǒng)。通過實驗研究熱管和相變材料復(fù)合材料對電池溫度的影響。建立集總模型分析電池產(chǎn)熱、相變材料熔化和熱管瞬態(tài)熱響應(yīng)的耦合。在不同的環(huán)境溫度、冷凝段的傳熱系數(shù)、相變材料和電池的厚度比下,總結(jié)電池溫度和相變過程的潛在耦合機制。利用熱管在每個循環(huán)結(jié)束時恢復(fù)相變材料的潛熱,以確保電池可以在較低溫度下進行長時間循環(huán)。結(jié)果表明,應(yīng)該優(yōu)選相變溫度比環(huán)境溫度高至少3℃的相變材料,以保持每個循環(huán)中相變材料的潛熱完全恢復(fù)。熱管冷凝段的傳熱系數(shù)建議在給定區(qū)域(30-60W/m2?k)下運行,厚度比約為0.17。根據(jù)推薦的相變溫度、冷凝段的傳熱系數(shù)和厚度比確定實驗工況,可以同時保證電池長時間的安全性、較低的能耗和足夠大的能量密度。2020年張江云[25]等人研究了將相變材料/導(dǎo)熱翅片復(fù)合熱管理系統(tǒng)應(yīng)用于三元鋰離子電池模組上的效果。結(jié)果表明,無論室溫/高溫環(huán)境條件恒定倍率放電和大電流充放電循環(huán)工況,相變材料/導(dǎo)熱翅片電池組通過對電池組側(cè)面和正負極處進行強化傳熱,具有明顯有效的降溫和均衡溫度的能力,可以實現(xiàn)電池組最高溫度的快速降低,并維持電池模組最高溫差在5℃以內(nèi),滿足動力電池模組的散熱需求。1.6鋰離子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)中存在的一些問題從各類文獻中可以看到,雖然目前學(xué)者們對鋰離子電池的熱管理技術(shù)做了很多改進和研究,但是目前仍然存在一些不足之處:(1)不同于以往的以水為主的單相介質(zhì)進行制冷實驗,目前出現(xiàn)了一以些乙二醇等作為冷卻工質(zhì)的兩相介質(zhì)制冷實驗,但是這類實驗還比較少,存在著廣泛的發(fā)展空間。選用沸點在電池工作范圍內(nèi)的工質(zhì),可以有效的減少功率損耗提高制冷效果。(2)實驗中對單體電池的溫度分布分析不夠具體,模塊內(nèi)時常出現(xiàn)溫度分布不均勻的現(xiàn)象,電池的溫度會影響電池性能,溫度分布不均勻會導(dǎo)致電池單體間的性能差異,從而埋下安全隱患。(3)現(xiàn)有實驗中大多數(shù)的熱管理系統(tǒng)的設(shè)計并未與電池的產(chǎn)熱特性進行匹配。導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠簡潔,散熱效果未達到應(yīng)有的水準。了解電池的產(chǎn)熱特性,依據(jù)產(chǎn)熱特性進行熱管理系統(tǒng)設(shè)計能有效簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)散熱效果。(4)目前大多數(shù)研究是基于計算機仿真進行的,對外部因素的影響研究的還不夠廣泛,比如工質(zhì)種類、環(huán)境溫度、質(zhì)量流量、電池工況等,這些因素在實際實驗過程中會對實驗結(jié)果產(chǎn)生比較重要的影響。參考文獻[1]周嫣.鋰離子動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的研究[J].電子測試,2020,No.437(08):79-81.[2]GGI:2020上半年國內(nèi)電動汽車起火事故盤點./article/1245926.html.[3]李子敬.電池包熱管理系統(tǒng)的三種溫控技術(shù)[J].汽車維修與保養(yǎng),2019,000(002):70-70.[4]李康靖,譚曉軍,褚燕燕,等.風(fēng)冷式車用鋰離子動力電池包熱管理研究[J].電源技術(shù),2019(12).[5]王天波,陳茜,張?zhí)m春,等.電動汽車鋰離子電池風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].電源技術(shù),2020,v.44;No.354(03):73-78.[6]李軍,李慶彪,黃際偉,等.基于相變材料的鋰離子電池組熱管理研究進展[J].電源技術(shù),2014,38(009):1762-1764.[7]YanJ,WangQ,LiK,etal.Numericalstudyonthethermalperformanceofacompositeboardinbatterythermalmanagementsystem[J].AppliedThermalEngineering,2016,106:131-140.[8]WengJ,YangX,ZhangG,etal.Optimizationofthedetailedfactorsinaphase-change-materialmoduleforbatterythermalmanagement[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2019,138(AUG.):126-134.[9]周鈺鑫,王志榮,郭品坤,等.基于相變材料的鋰離子電池?zé)崾Э胤旨壱种芠J].消防科學(xué)與技術(shù),2020(4).[10]丹聃,姚程寧,張揚軍,等.基于熱管技術(shù)的動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀及展望[J].科學(xué)通報,2019,64(7):682-693.[11]FengL,ZhouS,LiY,etal.Experimentalinvestigationofthermalandstrainmanagementforlithium-ionbatterypackinheatpipecooling[J].JournalofEnergyStorage,2018,16:84-92.[12]HuangQ,LiX,ZhangG,etal.Experimentalinvestigationofthethermalperformanceofheatpipeassistedphasechangematerialforbatterythermalmanagementsystem[J].AppliedThermalEngineering,2018,141:S1359431118326085-.[13]丹聃,連紅奎,張揚軍,等.基于平板熱管技術(shù)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)實驗研究[J].中國科學(xué)(技術(shù)科學(xué)),2019,49(9):1023-1030.[14]田晟,肖佳將.基于正交層次法的鋰離子電池?zé)峁苌崮=M數(shù)值模擬分析[J].化工學(xué)報,2020,71(8):3510-3517.[15]王振,李保國,羅權(quán)權(quán),等.電動汽車鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究進展[J].包裝工程,2020,41(15):232-238.[16]羅玉濤,羅卜爾思,郎春艷.鋰離子動力電池組的直接接觸液體冷卻方法研究.汽車工程,2016

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論