电动汽车电池内沸腾液体冷却的研究

对电动汽车来说，电池冷却是提高电池安全、寿命和低温性能的重要因素。锂离子电池的基本工作原理是热激活过程，如锂离子移动、电镀层的导电等。因此，获得性能稳定的锂离子电池需要使电池保持在恒定温度下。典型的锂离子电池的理想工作温度是25℃～45℃（接近室温），而传统的风冷或间接水冷却很难将锂电池的工作温度控制在最合适的温度内。

开发了一个“电池内沸腾液体的冷却”作为新的电池温度控制系统。将10块锂电池串联，锂电池块属于复合类型，额定电压为3.7V，功率为1Ah。连接电池块的凸片由超声波焊接，试验中测量所有电池单元的温度，中心电池单元的温度，凸片、液体和蒸汽的温度。单元之间会有一定的填充物以使冷却液和蒸汽流通顺利。研究设定的几种类型填充物包括多孔材料、超细纤维布和塑料，并对其进行试验验证。填充物不仅能使冷却液体流通，还能稳定液体的沸腾。因为电池被直接浸在液体中，因此电路需要高电阻。根据电池操作温度选择电池内液体的沸腾温度。这项研究测试了水电氢氟醚液体和全氟庚烷液体。两种液体的沸腾温度分别是34℃和49℃。

试验结果表明：①电池都被浸在水电氢氟醚液体中，该液体具有较高的电阻、不可燃性、环境友好性，且液体沸点接近电池的工作温度；②在循环充电和放电过程中，不管是快速放电还是充电，电池的温度都在35℃左右；③毛细管高压力材料可用最少的冷却液使传热更有效。

Hirokazu Hirano et al. ITEC Asia-Pacific, 2014.

编译：朱会