锂离子电池冷却方法及其应用分析
本帖最后由 wuch5188 于 2024-11-16 21:11 编辑锂离子电池是通过化学反应的方式提供能量的，所以这个过程会发生一定的热量，而热量如果持续增加而得不到有效的散热，就会积累，反过来电化学物质在高温下活性更强，这样不断叠加之下，锂离子电池发生自燃或爆炸事故也就不远了。锂离子电池结构特点在不同的方向上热导率存在显著的差异，在平行于极片的方向上的热导率要显著高于垂直于极片方向的热导率，因此不同的散热方式不仅在效率上存在显著的区别，而且不适当的散热方式还会在锂离子电池内部产生严重的温度梯度，影响电池内部电流的分布，进而导致电池内部衰降的不一致，严重影响锂离子电池的使用寿命。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/d5ffd246575b4461bdc9c97514b5fdcd~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20240715141953F4C139E4A8D54FC59847&x-expires=2147483647&x-signature=l5vZ1OqMMUkR8v2PCwlThMx8GPE%3D
对于锂离子电池组的散热控制方面主要有以下几种方法：(1) 利用耐高低温的电池材料包括电极、电解质材料等，这是基于电池内部材料的一种方法。电池发生化学反应，产热的部件主要是正负极、电解质等，因此研究这些材料的性能并加以改进来提高其温度活性区间。为了提高电极的导热性能，在电极碳材料中添加了铜和铝。通过提升电池材料的热稳定性，一般都会降低电池的容量，但电池的容量是电池的重要指标，因此，通过改善电池材料的热性能来提升电池整体的热性能有一定的局限性。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/be991f799bc14123a849de00cf1193b0~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20240715141953F4C139E4A8D54FC59847&x-expires=2147483647&x-signature=%2FlAOxVv1wV%2FA5POhtAG93PIMY7w%3D
(2)利用空气为介质空气散热就是空气扫过电池表面，将电池表面的热量带走。根据风的成因，分为自然对流和强制对流，依靠车速自然而形成的风为自然对流，利用风扇风机等强制产生的风为强制对流，而通风的方式又分为并行和串行。人们基于空气散热，研究了并行散热的效果，设计了电池组各种排列结构，为了改善风的散热性能，设计改进风挡板，拓宽风道，改善散热效果。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/2fb5d5e0cf784614b528083f1dcc65e5~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20240715141953F4C139E4A8D54FC59847&x-expires=2147483647&x-signature=ur4tJSUQXp%2FB847i5V2JhVbEerI%3D
(3)利用液体为介质液体冷却效果强于空气冷却，但结构更复杂，因为很多液体不能与电池直接接触，需要将液体包裹起来，在电池间布置管道，设置夹套等;而能与电池直接接触的液体，一般其流动性能差，传热效果不太理想。热管技术也可称为液体散热的一种，它是依靠管内的介质发生相变时会伴随着吸热与放热现象，该相变主要是液体与气体之间的变化，是一种高效换热元件，在电池热管理上的应用也越来越得到关注。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/b964c4a7ca4242e997fe232382af8e9a~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20240715141953F4C139E4A8D54FC59847&x-expires=2147483647&x-signature=YTRl3KLKXzaDmribB57nmXKXTIE%3D
(4)利用相变材料为介质相变材料高效可行，结构简单，也不需要消耗额外能量，但其导热系数低，会使得与高低温电池接触的地方，相变材料的溶解状态差别很大，从而降低散热性能。应用相变材料进行电池热管理是未来的主要发展方向。畅能达研发了热导率10000W/m▪K以上的相变热控器件，凭借热阻较低、导热速率快、传热能力大、适应性良好等优点，能做到热管理系统控制效果的整体提升。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/36878ccb768a4765b72895e302283326~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20240715141953F4C139E4A8D54FC59847&x-expires=2147483647&x-signature=skEo8G9xIm3kUBvxxsSdYglx68U%3D
以永磁同步电机的应用为例，该类型电机端部绕组的局部温度较高，针对该问题我们设计相匹配的热管或者折弯异型均热板，增加散热路径，避免热量堆积，控制温差。
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