目前動力電池的熱管理經(jīng)歷了幾個階段：

1.    自然冷卻階段

最初動力電池是沒有熱管理的，動力電池的冷卻主要是依靠電池箱體與外界的自然風(fēng)對流散熱。一些電動自行車和小型的EV采用的就是這種方式，自然冷卻的電池包產(chǎn)熱量少，沒有強制冷卻的需求，通常電池包的電量也小，約在十幾kwh，續(xù)航約在100km左右。

自然冷卻的電池最大的問題是沒有加熱系統(tǒng)，低溫的使用會導(dǎo)致電池續(xù)航衰減和電池的老化。

 

2.    強制風(fēng)冷階段

隨著電池能量密度的提升，慢慢的電池的發(fā)展重心從磷酸鐵鋰電池轉(zhuǎn)到了三元鋰電池，電池的產(chǎn)熱越來越多。強制風(fēng)冷是自然冷卻和液冷的過渡階段，通過在電池包內(nèi)部增加循環(huán)風(fēng)的管路，在一些產(chǎn)熱量大的位置開設(shè)一些通風(fēng)管口來增加散熱。但是風(fēng)冷的散熱功率較低，散熱效率較差，對于高續(xù)航的大容量電池包不適合。隨著國標(biāo)對電池包增加了IP67的防水等級要求，強制風(fēng)冷也會慢慢淡出市場。

3.    液冷階段

液冷，即冷卻液循環(huán)冷卻，目前電池包內(nèi)的液冷常見的有特斯拉的蛇形管液冷系統(tǒng)和奧迪e-tron的底部水冷等，液冷系統(tǒng)內(nèi)通常包含一個chiller（制冷）一個PTC加熱器，以滿足不同環(huán)境溫度和工作狀態(tài)下的制冷和加熱需求。有的熱管理系統(tǒng)還會和電機的熱管理回路耦合起來，通過三通閥將電池包的熱量導(dǎo)至電機散熱器。

以下為新技術(shù)擴展，并未廣泛應(yīng)用，目前市場上應(yīng)用最多的為水冷板底部水冷。

4.冷媒直冷

冷媒直冷即采用制冷劑來對電池包進行冷卻，不過存在的主要問題是制冷劑溫度降低可能在零下，有可能造成電芯溫度控制上的難度，而且還要單獨布置一套加熱系統(tǒng)。

5.浸沒式冷卻

浸沒式冷卻，顧名思義，是將電池泡在一種絕緣導(dǎo)熱材料中，理論上來說，可以保證電芯和冷卻介質(zhì)的充分接觸，來保證散熱，但是目前技術(shù)的實現(xiàn)還有很多問題，目前不是市場上的主流冷卻技術(shù)。由于沒有參加過浸沒式冷卻系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)，恕無詳述，僅做概念擴展。

6.相變儲能冷卻

相變材料，即可以在液態(tài)和固態(tài)之間切換的一種材料，吸熱融化，儲存熱量，熱量釋放后凝固，可再次用于吸熱。可以循環(huán)使用，目前相變材料使用的局限性在于增加相變材料后重量增加較多，會降低整包的能量密度。后期國家補貼退坡后，不知道會不會在市場上看到越來越多的相變材料應(yīng)用。從儲能的角度看，相變材料具備緩沖熱突變的能力，不清楚后面會不會用在保溫隔熱技術(shù)上。

根據(jù)研究結(jié)果顯示，石蠟-膨脹石墨復(fù)合相變材料，可以將系統(tǒng)溫差降低至0.2攝氏度（沒有提供電池組的詳細(xì)參數(shù)，工況電流大小、電池型號等信息）。同時，研究還證明，相變材料，對于抑制熱失控的蔓延有良好效果。

石蠟-膨脹石墨復(fù)合材料，石蠟作為相變材料，負(fù)責(zé)熱量的吸收和儲存，實現(xiàn)溫控功能。石墨，具備微觀多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)石蠟相轉(zhuǎn)變成液態(tài)，石墨起到完美的吸附作用，避免材料出現(xiàn)液體狀態(tài)。

鄙以為，未來的熱管理方式隨著電池技術(shù)的更新而發(fā)展，延長電池壽命，降低熱失控風(fēng)險將成為短期內(nèi)的目標(biāo)，本人從事熱仿真工作七年有余，熟悉動力電池系統(tǒng)的流動仿真和熱仿真，如有項目洽談，歡迎留言！