基于相变材料的锂离子电池热管理性能

尹少武; 康鹏; 韩嘉维; 张朝; 王立; 童莉葛

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基于相变材料的锂离子电池热管理性能

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摘要

锂离子电池(lithium-ion battery,LIB)作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理(battery thermal management,BTM)至关重要。目前,利用相变材料(phase change material,PCM)进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料(composite phase change material,CPCM)物性参数(包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度)对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。

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来源
《化工进展》 |2022年第10期|5518-5529|共12页
作者
尹少武; 康鹏; 韩嘉维; 张朝; 王立; 童莉葛;
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作者单位

北京科技大学能源与环境工程学院;

北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类传热学;
关键词
电池热管理; 复合相变材料; 热物性; 热传导; 对流; 数值分析;

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