【论文链接】
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.236139
【作者单位】
蔚山科学技术院
【论文摘要】
电动汽车 (EV) 电池即使在使用寿命结束后仍可在储能系统 (ESS) 等低功率需求领域重复使用。但是，如果不对重复使用模块采用适当的热管理，可能会引起火灾。
因此，本研究建议将水浸系统应用于袋式重复使用模块。由于水的高导热性和比热容，该系统在紧急情况下表现出防火能力，在正常运行期间表现出卓越的热管理性能。特别是对于袋式电池，本研究旨在为扩大浸液选择范围提供见解，包括使用水等导电物质，而不是使用介电液。研究了基于各种设计变量对模块热稳定性的影响。
结果表明，仅通过最小化体积以实现热管理目的，就可以设计出能量密度为 204.2 WhL-1 的水浸模块。然而，为了确保热失控 (TR) 的安全性，需要至少 15 毫米的电池间距，从而实现 179.7 WhL-1 的能量密度。这项研究预计液体浸没系统将得到有效利用，优先考虑热稳定性而不是电池重量和体积。特别是在 ESS 应用中。
【图文摘取】
【主要结论】
本研究解决了在没有适当冷却系统的情况下重复使用袋式 LIBs 的潜在风险，并提出使用水作为浸没液的液浸冷却以确保安全重复使用。
使用水作为浸没液，在正常情况下可以实现有效的热管理，并在紧急情况下可以防止火势蔓延。然而，设计水浸模块的主要挑战是用最少的水实现热稳定性，从而减轻液浸模块固有的不可避免的能量密度损失。因此，比较了电池间距、水量、浸没液性质等设计变量的影响，并引入了小型袋式电池的流动系统。这些结果为采用最少水量的水浸法设计安全的再利用模块提供了有用的指导。
此外，还设计了水浸再利用模块，以确保废旧电动汽车电池的热管理和热失控传播安全。在电池中引入水平 Z 型流动进行热管理，可以设计出能量密度为 204.19 WhL-1 的模块。然而，由于电池间距仅为 2 毫米，因此发生了热失控传播。为了确保热失控传播稳定性，需要至少 15 毫米的电池间距，从而将模块的能量密度限制为 179.62 WhL-1，这对于空间受限的应用来说仍然是一个重大缺点。然而，从当前电池级设计到未来模块级包设计的研究进展可能会缓解水浸模块的显著体积劣势。此外，通过这样的优化，预计水浸法将更适合空间限制较少的应用，例如大型 ESS。
