鉅大LARGE | 點擊量：1385次 | 2021年08月15日
鋰離子電池散熱問題介紹
鋰離子電池是通過化學(xué)反應(yīng)的方式供應(yīng)能量的，所以這個過程會發(fā)生一定的熱量，而熱量倘若繼續(xù)新增而得不到有效的散熱，就會積累，反過來電化學(xué)物質(zhì)在高溫下活性更強(qiáng)，這樣不斷重疊之下，鋰離子電池發(fā)生自燃或爆炸事故也就不遠(yuǎn)了。鋰離子電池結(jié)構(gòu)特點在不同的方向上熱導(dǎo)率存在顯著的差異，在平行于極片的方向上的熱導(dǎo)率要顯著高于垂直于極片方向的熱導(dǎo)率，因此不同的散熱方式不僅在效率上存在顯著的差別，而且不適當(dāng)?shù)纳岱绞竭€會在鋰離子電池內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的溫度梯度，影響電池內(nèi)部電流的分布，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)部衰降的不一致，嚴(yán)重影響鋰離子電池的使用壽命。
有關(guān)鋰離子電池包的散熱控制方面緊要有以下幾種辦法：
(1)利用耐高低溫的電池材料，包括電極、電解質(zhì)材料等，這是基于電池內(nèi)部材料的一種辦法。
電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)熱的部件緊要是正負(fù)極、電解質(zhì)等，因此研究這些材料的性能并加以改進(jìn)來提高其溫度活性區(qū)間。有關(guān)電極材料，關(guān)鍵是要提高其導(dǎo)熱系數(shù)，使電池內(nèi)部出現(xiàn)的熱量能及時散發(fā)出來，以免堆積在電池內(nèi)部而損壞電池。為了提高電極的導(dǎo)熱性能，在電極碳材料中添加了銅和鋁。通過提升電池材料的熱穩(wěn)定性，一般都會降低電池的容量，但電池的容量是電池的緊要指標(biāo)，因此，通過改善電池材料的熱性能來提升電池整體的熱性能有一定的局限性。
(2)利用空氣為介質(zhì)
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
空氣散熱就是空氣掃過電池表面，將電池表面的熱量帶走。依據(jù)風(fēng)的成因，分為自然對流和強(qiáng)制對流，依賴車速自然而形成的風(fēng)為自然對流，利用風(fēng)扇風(fēng)機(jī)等強(qiáng)制出現(xiàn)的風(fēng)為強(qiáng)制對流，而通風(fēng)的方式又分為并行和串行。很多研究人員發(fā)現(xiàn)，并行散熱通風(fēng)方式更好，但散熱效果還受流道寬度的影響，由于汽車空間有限，又考慮到成本的原由，空氣散熱使用最廣。人們基于空氣散熱，研究了并行散熱的效果，設(shè)計了電池包各種排列結(jié)構(gòu)，為了改善風(fēng)的散熱性能，設(shè)計改進(jìn)風(fēng)擋板，拓寬風(fēng)道，改善散熱效果?？諝馍岢杀镜?，結(jié)構(gòu)簡單，但是卻不是那么有效，當(dāng)電池放電達(dá)到一定程度，外界環(huán)境又偏高的時候，即使新增風(fēng)速，也不能使電池溫度持續(xù)下降。
(3)利用液體為介質(zhì)
液體冷卻效果強(qiáng)于空氣冷卻，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，因為很多液體不能與電池筆直接觸，要將液體包裹起來，在電池間布置管道，設(shè)置夾套等;而能與電池筆直接觸的液體，一般其流動性能差，傳熱效果不太理想。熱管技術(shù)也可稱為液體散熱的一種，它是依賴管內(nèi)的介質(zhì)發(fā)生相變時會伴隨著吸熱與放熱現(xiàn)象，該相變緊要是液體與氣體之間的變化，是一種高效換熱元件，在電池?zé)峁芾砩系氖褂靡苍絹碓降玫疥P(guān)注。
(4)利用相變材料為介質(zhì)
相變材料在發(fā)生相變時，能吸收和釋放大量的熱量，而其本身的溫度變化卻不大，相變材料可筆直與電池接觸，結(jié)構(gòu)簡單，這更加突出了其優(yōu)勢。相變材料高效可行，結(jié)構(gòu)簡單，也不要消耗額外能量，但其導(dǎo)熱系數(shù)低，會使得與高低溫電池接觸的地方，相變材料的溶解狀態(tài)差別很大，從而降低散熱性能。使用相變材料進(jìn)行電池?zé)峁芾硎菍淼木o要發(fā)展方向。
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