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什么是電池的熱管理?電池?zé)峁芾碛心男﹥?yōu)勢(shì)?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3770次  |  2019年12月24日  

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的心臟,在方方面面影響著汽車的性能:能跑多少公里?最大加速度是多少?壽命如何?當(dāng)然還有更重要的安全性能,上述問(wèn)題均是電池不可推脫的責(zé)任。諸多因素影響著動(dòng)力電池的性能,幫兇之一便是溫度。電動(dòng)車主們都深有感觸,談溫色變。拿某款電動(dòng)車型來(lái)說(shuō),明明有350公里的續(xù)航里程,到冬天后只剩原先的70%,很多人舍不得打開(kāi)空調(diào)取暖,生怕影響到駕駛里程。實(shí)際上,高溫也同樣帶來(lái)電池的損害。公開(kāi)的研究數(shù)據(jù)表明,一節(jié)索尼18650電池在55℃條件下循環(huán)500次,容量衰減近70%。
當(dāng)前的電池?zé)峁芾矸椒ㄓ性S多,諸如大家熟知的風(fēng)冷散熱以及液冷散熱。由于空氣對(duì)流換熱系數(shù)相對(duì)較低,且強(qiáng)制風(fēng)冷可能帶來(lái)較大的溫度差異,因此許多汽車廠商傾向于采用液冷板散熱方案帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。然而,隨著動(dòng)力電池能量密度不斷提高、快速充電要求的提高以及對(duì)壽命要求的提升,迫切需要發(fā)展新的熱管理技術(shù)來(lái)解決當(dāng)前的技術(shù)瓶頸,熱管這種高效導(dǎo)熱元件便是未來(lái)高性能動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)最佳選擇。

什么是熱管?


熱管是一種依靠氣液相變?cè)淼母咝鳠嵩R后w工質(zhì)在受熱端蒸發(fā)汽化,在壓差驅(qū)動(dòng)下流向另一端并在冷凝段凝結(jié)放熱,冷凝后的工質(zhì)通過(guò)毛細(xì)力沿多孔材料返回蒸發(fā)段。由于其具有超高的導(dǎo)熱系數(shù),目前已被廣泛應(yīng)用與能源化工、航天特種、電力電子等領(lǐng)域,在動(dòng)力電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域是一顆潛力新星。


采用熱管進(jìn)行電池?zé)峁芾淼膬?yōu)勢(shì)


?散熱效率高


熱管具有極低的熱阻(~0.1K·W-1)和極高的導(dǎo)熱系數(shù)(>1000W·m-1K-1),其散熱熱流密度可達(dá)50W·cm-2以上,換熱能力遠(yuǎn)高于依靠強(qiáng)制風(fēng)冷或單相流體對(duì)流換熱方法。


?加熱速率快


公開(kāi)的研究數(shù)據(jù)顯示,通過(guò)熱管導(dǎo)熱對(duì)電池進(jìn)行加熱,其升溫速率是傳統(tǒng)PTC加熱升溫速率的1.5倍。30W加熱功率下可在3分鐘內(nèi)升溫20℃,若功率為70W,則可在2min內(nèi)升溫40℃,因此可大大縮短寒冷環(huán)境下電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)間。


?均溫性能好


研究顯示,一根長(zhǎng)度為1m的微通道熱管,在一端進(jìn)行加熱,其沿長(zhǎng)度方向的溫差不到2℃;一個(gè)380cm2的平板熱管中心處施加一個(gè)面積為1cm2、產(chǎn)熱量20W熱源,整個(gè)表面的溫差也在2℃以內(nèi),體現(xiàn)了熱管優(yōu)異的均溫性。


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