當前,環(huán)境污染和能源緊缺問題日益嚴重,新能源汽車符合節(jié)能減排的要求,而電動汽車又是目前最可靠、最有前景的發(fā)展方向。鋰離子電池作為電動汽車的重要部分有許多優(yōu)良的性能,但是鋰離子動力電池在工作過程中會放出大量熱,如果不及時排出,在電池內積累會導致電池工作性能下降、壽命縮短。相變材料應用于電池熱管理對電池有較好散熱控溫效果,并且作為被動散熱可以節(jié)約電池能量。本文首先針對石蠟（paraffin wax,PW）導熱系數(shù)低、融化后易滲漏的問題,制備了石墨烯氣凝膠（graphene aerogel,GA）/石蠟復合相變材料,然后將其應用于電池熱管理,研究了高、低溫環(huán)境下的熱管理效果。主要內容與結論如下:用濃度分別為3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml的氧化石墨烯分散液（graphene oxide,GO）制備了GA,然后浸漬PW組成GA/PW復合相變材料,并對其性能進行了測試分析。GO濃度分別為3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml對應的復合相變材料導熱系數(shù)為0.29、0.35、0.4W/（m?K）;GA和PW相容良好,包覆率可達98%以上;兩者無化學反應,相變溫度和潛熱值變化很小。分析了電池... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 鋰離子電池及其熱管理
        1.2.1 鋰離子電池的工作原理
        1.2.2 溫度對鋰離子電池的影響
        1.2.3 鋰離子電池熱管理發(fā)展狀況
    1.3 相變材料鋰離子電池熱管理研究現(xiàn)狀
        1.3.1 相變材料性能研究現(xiàn)狀
        1.3.2 相變材料與其他散熱方式結合研究現(xiàn)狀
    1.4 鋰離子電池低溫加熱研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究內容
2 GA/PW復合相變材料的制備及熱性能研究
    2.1 GA制備方法介紹
    2.2 實驗試劑和儀器
    2.3 GA及 GA/PW復合相變材料的制備
    2.4 GA及 GA/PW復合相變材料的表征和分析
        2.4.1 形貌表征與分析
        2.4.2 滲漏率測試與分析
        2.4.3 導熱系數(shù)測試與分析
        2.4.4 相變行為測試與分析
    2.5 本章小結
3 鋰離子電池組復合相變材料散熱模擬分析
    3.1 CFD特點與基本理論
    3.2 鋰離子電池仿真模型建立與驗證
        3.2.1 鋰離子電池熱模型及物性參數(shù)
        3.2.3 相變材料傳熱模型
        3.2.4 建模與仿真模型驗證
    3.3 相變材料電池組散熱分析
        3.3.1 相變材料和自然對流散熱對比
        3.3.2 復合相變材料GO濃度對散熱的影響
        3.3.3 復合相變材料厚度對散熱的影響
    3.4 本章小結
4 復合相變材料/風冷耦合散熱模擬分析與優(yōu)化
    4.1 復合相變材料/風冷散熱結構設計
    4.2 復合相變材料和強制風冷散熱對比分析
    4.3 復合相變材料/風冷散熱結構優(yōu)化
        4.3.1 通風孔與電池距離a的優(yōu)化
        4.3.2 通風孔縱向數(shù)量的優(yōu)化
        4.3.3 兩通風孔間距離的優(yōu)化
    4.4 復合相變材料/風冷耦合散熱控制方案
        4.4.1 環(huán)境溫度為300K風冷控制方案
        4.4.2 環(huán)境溫度為310K風冷控制方案
    4.5 本章小結
5 低溫加熱研究及熱管理系統(tǒng)控制策略
    5.1 鋰離子電池低溫加熱研究
        5.1.1 加熱元件選擇
        5.1.2 不同加熱膜布置方式對比
        5.1.3 不同加熱功率對比
    5.2 加熱控制方案
    5.3 熱管理系統(tǒng)控制策略
    5.4 本章小結
結論
不足與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]動力電池組液冷散熱系統(tǒng)[J]. 黃馗,王文.  電源技術. 2019(03)
[2]新能源汽車保有量261萬輛 2018年新增107萬輛[J].   變頻器世界. 2019(01)
[3]新能源汽車保有量261萬輛 2018年新增107萬輛[J].   變頻器世界. 2019 (01)
[4]相變材料和液冷耦合散熱的鋰電池熱管理研究[J]. 姜貴文,李敬會,黃菊花,曹銘,劉明春.  電源技術. 2018(10)
[5]電動汽車動力電池熱管理系統(tǒng)概述[J]. 張微,溫帥,王旭,朱仲文,王維志.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2018(08)
[6]鋰電池工作機理與模型簡述[J]. 張志.  電子技術與軟件工程. 2018(11)
[7]鋰離子電池組并行風冷的數(shù)值研究[J]. 韓學飛,賴煥新.  華東理工大學學報(自然科學版). 2017(06)
[8]塊狀動力電池相變材料-風冷耦合散熱實驗研究[J]. 曹松,畢海權,秦萍,王宏林,王方宇.  制冷與空調(四川). 2017(05)
[9]形貌對石蠟/石墨烯氣凝膠定形相變材料性能的影響[J]. 羅李娟,張凱,楊文彬,何方方,范敬輝,吳菊英.  高分子材料科學與工程. 2017(05)
[10]鋰電池相變材料/風冷綜合熱管理系統(tǒng)溫升特性[J]. 施尚,余建祖,謝永奇,高紅霞,李明.  北京航空航天大學學報. 2017(06)

博士論文
[1]高導熱復合相變材料的制備與動力電池熱管理應用研究[D]. 姜貴文.南昌大學 2017
[2]復合相變材料儲能及熱控的理論和實驗研究[D]. 謝標.中國科學技術大學 2016

碩士論文
[1]電池熱管理系統(tǒng)分析與應用研究[D]. 李敬會.南昌大學 2018
[2]石墨烯氣凝膠導熱定形相變材料的制備及性能研究[D]. 羅李娟.西南科技大學 2017
[3]高導熱定形相變儲能材料的制備及性能研究[D]. 唐耀杰.南京大學 2017
[4]液冷式電池熱管理系統(tǒng)換熱特性與控制方法研究[D]. 劉瑋.吉林大學 2017
[5]電動車輛動力電池包熱管理控制策略研究[D]. 劉斌.北京理工大學 2015
[6]高效相變蓄冷換熱管實驗研究及性能優(yōu)化[D]. 王聰.上海交通大學 2014



本文編號：3709212