基于相變材料的鋰離子電池熱管理系統(tǒng)相對于基于風冷、液冷、熱管的電池熱管理系統(tǒng),具有無外加能耗、結(jié)構(gòu)簡單、溫度均勻性好等優(yōu)勢。電池排列方式及間距對模組散熱性能影響較大,而通過改進成組結(jié)構(gòu)提升相變熱管理系統(tǒng)性能的研究較少�；谟邢拊椒ń㈦娀瘜W-熱耦合模型,通過實驗驗證模型準確性,采用數(shù)值模擬方法,對平行、錯列、交叉三種電池排列方式及電池間距對相變熱管理系統(tǒng)性能的影響進行研究。結(jié)果表明,對于矩形圓柱電池模組,平行排列方式相比于非平行排列方式,對相變材料的利用率更高,整體散熱效果更好。放電過程中,電池最高溫總體呈上升趨勢,并存在減速上升過程,電池間距越小,電池最高溫越大,越早出現(xiàn)減速上升;電池最大溫差呈上升-下降-上升趨勢,上升-下降過程中溫差、下降幅度與電池間距成正比,再次上升過程中溫差與電池間距成反比;平均相變比例從相變起始時間開始上升,電池間距越小,相變起始時間越早,平均相變比例越大。對于矩形圓柱電池相變熱管理系統(tǒng),電池最優(yōu)間距為4～5 mm。 

【文章來源】：儲能科學與技術(shù). 2020,9(05)CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

三種電池排列方式俯視示意圖Fig.2Thetopviewofthreebatteryarrangements

ndboundaryconditionsintheelectrochemical-thermalcouplingmodel[20-23]固相電荷守恒液相電荷守恒j=(σ)effsφs-σeffsφsx|x=Lall=iapp-σeffsφsx|x=Lneg,cc+Lneg,x=Lsep+Lneg,cc+Lneg=0j=-σefflφl+2RTσefflF(1-t)+()1+dlnf±dlncllncl(1)(2)(3)(4)項目控制方程及邊界條件編號圖2三種電池排列方式俯視示意圖Fig.2Thetopviewofthreebatteryarrangements圖1三維熱模型與模型網(wǎng)格示意圖Fig.1Thesketchmapofthethermalmodelandthemeshgrids1528

第5期張丹楓等：成組結(jié)構(gòu)對鋰離子電池相變熱管理性能的影響行排列使得更多相變材料因未達到相變溫度，從而無法充分利用，而平行排列下相變材料的最低利用率和總利用率更高。錯列排列下最大相變比例最大，交叉排列下次之，平行排列下最小，與系統(tǒng)中心熱累積規(guī)律一致。當電池間距為3mm時，錯列排列下相變材料最大相變比例為1，即部分相變材料完全相變，主要是由于該種排列方式下電池排列更緊密，系統(tǒng)中部熱量累積無法及時散失，意味著該工況下潛熱無法滿足系統(tǒng)降溫要求。為了排除潛熱不足的影響，表5電池和相變材料的熱物理參數(shù)[26-27]Table5ThermophysicalparametersofbatteryandPCM[26-27]項目正極負極正極集流體負極集流體隔膜相變材料(固)相變材料(液)熱導(dǎo)率/W·m-1·K-11.581.041703980.343.993.6密度/kg·m-32328.51347277089331008.98721652比熱容/J·kg-1·K-11269.211437.48753851978.1623402052潛熱/J·kg-1—————176460—(a)相變熱管理系統(tǒng)(b)熱電偶布置圖圖3熱管理系統(tǒng)實物圖及熱電偶布置示意圖Fig.3Thermalmanagementsystemandschematicdiagramofthermocouplearrangement圖4放電曲線的實驗和模擬結(jié)果對比Fig.4Comparisonofexperimentalandsimulationresultsofdischargecurves(a)電池溫升(b)相變材料溫升圖5溫升曲線的實驗和模擬結(jié)果對比Fig.5Comparisonofexperimentalandsimulationresultsoftemperaturerisecurve1531

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3097022