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导热硅胶/相变材料复合组件在电池热管理中的应用

2021-12-29柯秀芳张国庆李新喜

广东工业大学学报 2021年1期

何 淋,柯秀芳,张国庆,李新喜

(广东工业大学 材料与能源学院,广东 广州510006)

在21世纪,面对全球气候变暖等危机,节能减排已经成为解决问题的重中之重,更多的新能源交通工具应运而生。动力电池作为新能源汽车的核心动力源,其性能如比能量、比功率、安全性、成本、低温性能(例如冬季冷启动)和充电时间等的好坏直接决定了整车性能[1-7],而温度却影响着电池的性能[8-9]。电池在充放电过程中会产生大量的化学热与欧姆热[10-12],当产热率大于散热率时,热量堆积导致电池温升;当温度过高时,甚至会引发热安全事故[13]。

Ramadass等[14]经过大量的试验得出锂离子电池在50℃时经过600次充放电循环,容量衰减超过初始容量的60%。在实际应用中,由于单体电池电压与容量不能满足实际需求,一般将数百甚至数千个电池串联或者并联在一起,以电池模组的形式使用,这样,温度对电池性能的影响更加显著[15-16]。长期存在的电池模组表面大温差会降低电池的一致性[17-18],而电池的一致性降低,将会导致电池内部加剧反应,使温差进一步扩大,形成恶性循环,直接降低电池的整体性能。为了延长电池的循环寿命,提升电池的整体性能,同时防止热安全事故的发生,有效的电池热管理方法是非常关键的。

常见的热管理方法通常分为空冷、液冷和相变冷却,其中相变冷却是利用相变材料达到一定温度发生相变时的潜热来吸收或者释放热量。电池在高倍率放电时,产生大量热量,模组内温度快速升高,当温度达到相变温度时,PCM(Phase Change Material)相变吸收热量,从而降低电池温度。……

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