锂离子电池液冷热管理系统综述-来源 | Applied Energy

文摘   2024-11-05 08:04   江苏  
来源 | Applied Energy
原文 | https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.124173

01

背景介绍


当今世界仍有近 80% 的能源需求依赖化石燃料,化石燃料驱动的能源生产和消费对环境污染和人类健康恶化的影响最大。此外,化石燃料的消耗促使研究人员和工业界采用储能策略探索更环保、更高效、可再生的新型动力解决方案。以可再生能源为动力的电动汽车 (EV) 是替代燃油汽车的技术应用之一。2022 年 6 月底,欧盟 27 国环境部长就燃油汽车禁令计划达成共识,同意到 2035 年在欧盟禁止销售燃油汽车。然而,燃油汽车的安全性、可靠性和可再生性是关键,因此,欧盟必须采取措施,确保燃油汽车在 2035 年前在欧盟范围内销售。现有电池的容量和长续航里程不能满足电动汽车的需求,严重限制了电动汽车的发展。


锂离子电池(LIB)正逐渐成为电动汽车电池的选择,具有高能量存储、高功率处理能力和长寿命的优点。在理想的使用条件下,LIB 会随着时间的推移自然老化,直至其使用寿命结束。然而,LIB 的性能会受到操作条件和环境的限制,例如温度、湿度、充电状态(SOC)和充电比。在外部影响中,温度的影响最为明显。自放电发生在高温下,从而降低电池的容量和功率。此外,过高温度下表面物质的溶解会产生自放电现象,不可避免地导致更高的电导率和内部短路。低温也会对电池性能产生负面影响。低温会减慢电池内部电解液反应,容易在电池上形成锂枝晶,从而导致额外的电池副反应。此外,当温度低于0°C时,LIB的老化速度急剧增加。根据研究结果,LIB的理论工作温度范围为-10°C∼+50°C,但最佳工作温度范围为15°C∼35°C。因此,建立高性能的电池热管理系统(BTMS)是保持电池长期高效、稳定、安全运行的关键。



02

成果掠影



近日,深圳大学汤勇教授团队介绍了四种常见的BTMS冷却技术,包括它们的工作原理、优缺点,并对直接液冷和间接液冷BTMS进行了比较分析。从结构设计、工作液类型、空间布置、系统等方面对LCP的BTMS优化技术进行了综述和讨论,最后概述了影响液冷BTMS发展的挑战并对未来的研究提出了建议。研究成果以“A review on the liquid cooling thermal management system of lithium-ion batteries”为题发表在《Applied Energy》期刊。




03

图文导读


图1 (a)电-热的耦合模型;(b)LIB电化学热模型;(c)电池的等效电路热模型。


图2 (a)BTMS型液体配置;(b)电池模块散热结构图;(c)电池组散热图。


图3 (a)圆柱形LIB包的示意图,性能测试结果,(b)三维液体冷却模型的示意图和不同流量下的Tmax的比较。


图4 (a)由于LCPs 结构参数的电阻特性系数的变化,(b)三通道结构设计,(c)三种冷却通道的速度分布。

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