01
背景介绍
近年来，能源短缺和环境恶化已成为全球面临的重大挑战。在这种情况下，汽车制造商不得不将重点转向可持续能源和环保汽车。广泛的研究表明，全电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车比传统汽车更节能、更环保。它们构成了解决环境退化和能源短缺的全面长期解决方案。锂离子电池因其高能量密度和持久的循环寿命被认为是电动汽车和混合动力汽车最可行的选择。然而，锂电池容易出现各种安全问题，主要是由于电池内部触发放热反应时发生的热失控。有效的电池热管理系统（BTMS）将电池保持在最佳状态温度范围，增强安全性，优化性能，提高电动汽车的可靠性。根据采用的冷却介质，BTMS主要分为风冷、液冷、相变材料（PCM）冷却和热管冷却。虽然空气冷却方法拥有很多好处关于成本、重量等。然而，它们的有效性受到空气热容量较低的限制，使得它们不太适合用于电动汽车或大型存储系统中的大功率lib。
液体冷却是一种以液体作为冷却介质的冷却技术，与其他冷却方法相比，它具有较大的比热容和优良的传热性能。这些特性最终显著提高了冷却性能，电池组的整体性能得到了改善。按电池与冷却剂的接触方式，可分为直接冷却和间接冷却。在锂离子电池的液冷研究中，蛇形通道、平行通道冷板是目前研究的主流。虽然仿生结构在电子芯片和航空航天领域得到了广泛的应用，但对BTMS的研究却很有限。
02
成果掠影
近日，河南师范大学化学化工学院动力与关键材料国家地方工程实验室杨书廷、董红玉团队针对提出了一种仿生荷叶（BLL）通道液冷板来防止电池热失控问题。该文采用单变量分析方法研究了不同内部配置和质量流量对单个锂离子电池温度的影响。我们的研究结果表明，较高的进口质量流量可以有效地降低单个lib的温度升高，尽管其代价是引起显著的压降。通过正交分析确定了最佳参数组合。其中，通道角（α）和进口质量流量(M)对lib的最高温度（Tmax）有显著影响。优化了通道数(N)，以增强lib内的温度分布并减小最大温度变化（ΔTmax）。此外，调整通道宽度(D)可显著减轻BLL通道液冷板的压降（ΔP），从而提高液压泵效率。确定的最佳组合（M = 1.0 g s -1, N = 4, D = 2.5 mm, α = 90◦）确保即使在5C放电期间，Tmax仍低于29.732℃，这是一个关键要求。与具有相同换热面积和进口质量流量的传统蛇形通道相比，优化后的BLL通道Tmax降低了0.776℃， ΔTmax降低了2.445℃， ΔP仅为蛇形通道的43.44%。本研究提出的BLL通道可为BTMS提供有价值的参考。研究成果以“Polyimide Aerogel Fiber Bundles for Extreme Thermal Management Systems in Aerospace Applications”为题发表在《ACS Applied Materials&Interfaces》期刊。
03
图文导读
图1 带有BLL通道的BTMS模型示意图
图2 实验仪器及测温位置。
图3 温度曲线与锂离子电池实验仿真结果和仿真误差曲线进行了对比
图4 基于BLL信道不同信道角的BTMS性能变化
图5 不同信道数(N)下基于BLL信道的BTMS性能变化。
图6 不同信道宽度下基于BLL信道的BTMS性能变化(D)。
图7 不同进口流量(M)下基于BLL通道的BTMS性能变化
图8 16种方案的电池表面温度曲线
部分素材源自网络，版权归原作者所有。分享目的仅为行业信息传递与交流，不代表本公众号立场和证实其真实性与否。如有不适，请联系我们及时处理。欢迎参与投稿分享！
电话：13345749273（微信同号）
邮箱：flake@polydt.com
