锂离子电池的热分析与仿真设计
2022-09-01刘业凤王君如华正豪
制冷技术 2022年3期
刘业凤 ,王君如,华正豪
(1-上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;2-上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)
0 引言
近年来,三元材料锂离子电池作为综合了Ni、Co和Mn等富锂正极材料的新型动力电池,以高比容、高性能和高循环寿命等特点逐渐占领动力电池市场。然而其安全性能存在着一些问题,如过充过放、温度分布不均和热量堆积等[1]。此外,空调作为现代汽车不可或缺的一部分,其能耗也主要由电池来承担,并且随着汽车的行驶,电池的工作温度波动较大[2-4],若没有高效的电池热管理措施,电池组极易发生过热自燃,甚至引发爆炸。因此,对电池放电行为的生热量分析以及电池组的散热管理存在着重要的研究价值。
目前常用的电池热模型为:电化学-热耦合模型、电-热耦合模型和热滥用(热失控)模型[5-6]。常用的电池组散热管理措施主要为风冷、液冷、加入相变介质冷却以及热管、热电和冷板等基于制冷制热原理的热管理系统,还有多种散热冷却方式的耦合使用。CHEN等[7]研究了电池组并行通风冷却方式中电池间距对通风情况下换热系数的影响因素,并通过优化弯管和入口布置,减少进出口和弯管处的阻力系数从而提高风冷时的对流换热系数以达到冷却目的。ZHAO等[8]设计了一种电池模块微通道冷却方式,将两块液冷板分别安装在电池组的正负极,相邻电池之间的间隙利用连接液冷板的微通道进行隔离,冷却液因此可以流经每一节单体电池,以此提高换热效率。……
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