李世远

摘要：针对锂离子电池的热管理问题，建立了电池产热与相变材料相变控温过程耦合的计算模型，基于纯石蜡的导热系数低，后期采用膨胀石墨/石蜡复合相变材料作为控温材料，在2.5C充放电倍率下研究了相变材料层厚度、性质及结构优化对电池散热性能的影响。研究发现，当整体相变控温层厚度为4mm，靠近电池1mm附近填充质量分数为12%的膨胀石墨复合材料而其余部分填充9%的膨胀石墨复合材料时，可以实现综合性能最佳的控温效果，使电池的最高温度控制在45℃以内。

关键词：电池热管理;相变材料;结构优化;最高温度

中图分类号：U469                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）11-0221-02

0  引言

近年来，随着能源的消耗世界各国政府花费大量的人力及物力发展新能源汽车[1]，而电池作为电动汽车的三大组件之一[2]，显得尤其重要。电池在使用的过程中会释放大量的热量，因此需要设计一套高效合理的电池热管理系统（BTMS）来对电池的温度进行控制。其中相变材料冷却具有结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好等优点，大量的学者对相变材料的的结构以及导热率进行了研究[3-5]。本文针对相变材料系统固有的缺陷，在前人的基础上提出了一种针对方形锂离子电池的相变材料热管理系统，通过对相变材料填充区进行分区操作从而对不同的小区间填充不同性质的复合相变材料，使相变材料系统在不结合其他冷却方式的情况下达到更好的控温效果。

1  物理及数学模型