來源 | Journal of Energy Storage

01

背景介紹

隨著社會向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，未來幾十年電池行業(yè)可能會出現(xiàn)數(shù)量級的增長。電池的生產(chǎn)用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設(shè)備、啟動電池設(shè)備到各種儲能設(shè)備。由于其卓越的能量密度、較長的循環(huán)壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲能技術(shù)的首選。然而，鋰離子電池的效率、安全性和壽命與其工作溫度密切相關(guān)。因此，必須開發(fā)有效的電池熱管理系統(tǒng)（BTMS）并將其納入儲能設(shè)計中。

02

成果掠影

近日，華北電力大學徐超教授團隊提出了一種新型熱調(diào)節(jié)器，可以智能地利用體積變化來調(diào)節(jié)傳熱。熱調(diào)節(jié)器在 PCM 和冷卻系統(tǒng)之間建立被動負反饋機制，實現(xiàn)一致且最佳的電池工作溫度。這項創(chuàng)新無需傳感器或外部邏輯設(shè)備，而是使用由 PCM 體積變化被動調(diào)節(jié)的彈性閥。這反過來又調(diào)節(jié)冷卻液流速和電池溫度。團隊對其熱管理性能與自然冷卻、純 PCM 和復(fù)合 PCM (cPCM) 等其他配置進行了比較，在不同的環(huán)境溫度（Tamb ) 下進行評估。結(jié)果表明，當T amb超過 30 °C 時，沒有熱調(diào)節(jié)器的電池將無法工作。在T amb = 35 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器表現(xiàn)出重復(fù)切換，并有效地將電池溫度保持在 38.13 °C 以下。當T amb > 40 °C 時，兩個熱調(diào)節(jié)器都會啟動以實現(xiàn)更快的散熱。在 45 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器成功地將電池溫度降低至 35.02 °C。在純 PCM 中集成 AlN 可將電池模塊的峰值溫度降低 7.94%。熱調(diào)節(jié)器還可以減少循環(huán)溫度變化，突顯其增強電池熱管理的潛力。研究成果以“Thermal management of Li-ion batteries with passive thermal regulators based on composite PCM materials”為題發(fā)表在《Journal of Energy Storage》。

03

圖文導(dǎo)讀

圖1 比較兩種熱調(diào)節(jié)器(a)之前的工作，(b)的新設(shè)計。

圖2 熱調(diào)節(jié)器(a)模型圖，(b)熱阻網(wǎng)絡(luò)圖。

圖3 帶有cPCM熱調(diào)節(jié)器的電池模塊的組裝過程。

圖4 (a)正二十烷，(b)AlN，(c)cPCM 的SEM圖