中年|基于热管技术的锂离子动力电池热管理系统研究进展( 二 )
1.2 液体冷却技术
考虑空气与壁面之间的换热系数很低 ， 采取高传热系数的换热流体取代空气成为强化热管理系统能力的必然手段 。
液体冷却可以分为直接接触和非直接接触两种方式 。 非直接接触式液冷须应用水冷套等换热器件 ， 并需要设计与电池组整合方可实现冷却 ， 换热能力受到损失 ， 系统维护成本大大升高 。 直接接触式通常采用换热系数高且不导电的换热流体 ， 常用的有矿物油、乙二醇等 。 非直接接触式的液冷系统则可采用水、防冻液等作为换热工质 。
液冷方式的主要优点有：与电池壁面之间换热系数高 ， 冷却、加热速度快 。 主要缺点有：存在漏液的可能；质量相对较大；维修和保养复杂；需要水套、换热器等部件 ， 结构相对复杂 。 电动汽车的动力电池模块成本高 ， 个数多 ， 质量大 ， 体积大 。 附加的热管理系统应当在不损耗电池本身能量的基础上尽可能地降低总质量 ， 减少额外耗能 ， 实现汽车轻量化的要求；同时热管理系统还应该考虑对电池及其线路的保护 ， 有效延长电池的使用寿命 ， 降低电子电路故障的危险性 。 由此 ， 液体冷却不仅需要复杂的系统结构设计以满足流体的循环和对漏液的防护 ， 而且需要选择合适的换热流体 ， 既保证较高的换热系数 ， 又应对电池无腐蚀且不易导电等 。 这也是目前液体冷却较少应用于电池热管理系统中的重要原因 。
1.3 相变材料冷却技术
使用相变材料作为散热媒介 ， 成为了一种更轻便且无需增加额外耗能设备的热管理系统 ， 得到了普遍关注 。
应用了相变材料的热管理系统是由Selman等 首先提出并获得专利的 。 Selman等认为 ， 应用相变材料进行电池热管理 ， 不仅体积得到有效缩减 ， 散热效果也比对流散热效果更为显著 。
【中年|基于热管技术的锂离子动力电池热管理系统研究进展】
此后 ， Siddique等设计了 PCM 热管理系统对锂离子电池模块进行热管理 。 分析结果表明 ， 与风冷系统相比 ， 以石蜡/泡沫铝为复合相变材料的热管理系统使电池的温度下降了 25℃ ， 热管理效果得到有效提升 。 此外 ， 耦合了翅片散热与复合相变材料的热管理系统 ， 可以满足更为复杂的工况条件 ， 有效防范锂离子电池的热失效情况及其引发的安全事故 。 Kizilel 等报道了采用相变材料的电池热管理系统在大电流和高环境温度下的性能 ， 比较了室温和高放电速率情况下两种排列锂离子电池堆的温升、温度均匀性和容量的衰减程度 。 结果表明 ， 使用相变材料的电池堆在恶劣条件下的放电是安全的 ， 容量降低的速率减低一半 。 Sabbah 等比较了采用相变材料与采用强制空气冷却的锂电池热管理系统 ， 结果表明 ， 极端条件下 ， 强制空气冷却的锂电池热管理系统在不使用足够外部能量时无法将温度控制在安全范围内 ， 而采用相变材料则能满足要求 。 Duan等设计了两种 PCM 热管理方案：一是PCM以柱状形式包裹加热器 ， 二是 PCM 以套管夹层形式包裹加热器 ， 并以可视化实验验证了以上两种PCM热管理方案的可行性 ， 为PCM应用于电池热管理系统的设计提供了新的思路 。
由于相变材料的传热系数低 ， 导热能力较差 ， 容易导致热量积聚 ， 在大电流大功率或极端天气工况下不仅热管理效率明显降低 ， 甚至还会因热量不能及时导出带来电池堆过热等一系列安全隐患 。 因此相变材料一般作为辅助手段与空气冷却、液体冷却等传统技术相结合以弥补其能力的不足 。 另外 ， 相变材料体积大、质量大 ， 加重了汽车的整体质量 ， 增加了电池的运行负荷 ， 限制了电动汽车轻量化高能量化的进一步发展 。
2热管冷却技术
目前在对电动汽车动力电池的热管理中 ， 应用热管作为散热手段的研究还不多 ， 主要成果尚处于实验室研究阶段 ， 真正投入实际应用的几乎还没有 。 研究中已使用的热管主要包括回路型重力热管 ， 脉动热管、烧结热管和平板环路热管 。
推荐阅读
- 中年|证券日报科创领军者联盟走进海尔生物
- 中年|五家头部IT企业共同助力“智慧茅台”建设加速
- 中年|广东民企强？千亿企业一半是国企，多为央企，山东浙江江苏不如
- 中年|冷眼看中报｜首开股份业绩下挫 净负债率146%
- 中年|千亿富豪给儿子留下5000亿资产，只分女儿8亿，她如何逆袭的
- 中年|美庐生物IPO：核心商标遇阻，冲A能否如愿？
- 中年|今日猪肉价格多少钱一斤？2020年8月28日全国猪肉价格行情走势
- 中年|预计到9月中旬，洛阳蔬菜价格将整体回落
- 中年|原创｜潍柴加速推进氢燃料电池商业化落地！谭旭光在这场大会上还说了啥？
- 中年|喝下雀巢水，青啤押注未来的是“水”还是“酒”？