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相比之下，基于相變材料PCM的電池熱管理系統(BTMS)因其結構設計簡單、冷卻效率高、維護成本低等優點而備受關注。聚乙二醇(PEG)作為一種節能環保的儲能材料材料引起了人們的廣泛關注，它被認為是一種相變材料是一種很有前途的儲熱材料熔點熱大，熔點均勻，無腐蝕性，熔點范圍寬。 然而，聚乙二醇是一種經典的固-液相變物質，必須包裝在其中特殊密封容器。

鋰離子電池(LIBs)作為電動汽車儲能的核心部件被廣泛使用。然而，工作溫度嚴重影響LIBs的性能。電池組過熱、過冷或溫度分布不均勻可能導致系統過早失效，甚至發生火災和爆炸。因此，為了安全高效的運行，LIB電池組需要配備優秀的熱管理系統。相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質。當固液轉變發生時，PCM可以吸收相當大的潛熱，同時保持相變區溫度穩定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。

在充放電循環性能測試中，采用CPCM薄膜后，鋰離子電池的最高溫度降低了約2℃。這一探索在刺激相變材料的發展方面展現出巨大的潛力，并為鋰離子電池熱管理提供了一種新技術。

熱致柔性復合相變材料（CPCM）近年來在電池熱管理（BTM）領域得到廣泛應用，但其窄溫域和低電阻率不利于保障電池熱安全。

在替代傳統車輛內燃機的現有選擇中，電力驅動的動力總成，包括電動機和機電電池似乎是最有前途的。電池熱管理系統分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統，可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而，它們的冷卻能力有限，這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。

02 成果掠影 近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結構的電池熱管理系統（BTMS）。開路電壓（OCV）、內阻、開路電壓溫度導數、比熱容和導熱系數電池的性能是通過實驗獲得的。

復合相變材料（CPCM）作為被動電池熱管理系統（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導熱率等諸多挑戰。

由于NTP最初是在海水淡化中提出的，尚未引入PCM，本案例將有機相變材料PCM應用于海水淡化中，建立了一二維幾何模型，如圖1所示。 圖1 幾何模型 模擬得到PCM作用下的海水淡化過程中的溫度場、速度場、相對濕度場以及PCM材料中的液相率的變化，仿真結果如下圖所示。

13 基于相變回填的仿真設置使用相變回填材料時，參考如下 設置：（1）創建相變回填材料（2）打開凝固/熔化模型（3）將回填區域設置為流體域，并將上述的回填材料賦給回填區。

整體來看，考慮材料的各向異性、制造工藝的影響，可以準確的分析受力邊界和失效區域。SMC在電車電池殼體中的力學分析結構#03「 應用價值 」利用Digimat與工藝軟件、有限元仿真分析軟件的聯合仿真，實現了含有各向異性纖維的復合材料車身結構件的仿真分析。

該研究成果對各類型的卡諾電池進行了較為系統的探討。圖6 卡諾電池系統的熱力學特性研究：(a) 布雷頓循環卡諾電池；(b) 有機朗肯循環卡諾電池總結與展望作為大規模儲熱與熱機械儲能技術的重要組成部分，相變儲熱和卡諾電池已受到學術界、產業界和政府部門的廣泛關注，相變儲熱和卡諾電池的研究與開發工作在機理、材料、裝置和系統等層面也取得了長足的進步。

</p><p><img src="https://img.jishulink.com/201910/imgs/84abe0f708e04222b72f0a3dbf6bad16.jpeg">四周相變材料，A、B方向有水冷管道</p><p><br></p><p>相變材料冷卻系統，對于鋰電池冷卻來說，還是一種新的冷卻方式，研究案例不多，并且主要以仿真為主。

我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。作品名稱：大容量磷酸鐵鋰電池熱失控期間相變吸熱與噴發研究作者： 王佩犇 | 中國農業大學 博士生關鍵詞：磷酸鐵鋰電池，熱失控建模，噴發降溫，電解液沸騰作者說Ansys Fluent求解器穩定可靠，成熟的仿真能做好，難的仿真它能做，開發模型總能快人一步。

當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4]，特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早，已經取得了一定成果，國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。

因此，能夠提供良好的耐熱和機械性能的先進材料對于可靠的電池安全管理非常重要。相變材料(PCM)可以為電池系統提供一個緩沖平臺，以應對熱沖擊和熱積累等熱失效問題，在電池熱管理系統中受到廣泛關注。目前的PCM通常與一些導熱絕緣的無機物混合，例如氮化硼(BN)，氧化鋁，氮化鋁，氮化硅，及其雜化物，以提高PCM的導熱性并保持其電絕緣。

當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4]，特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早，已經取得了一定成果，國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。

相變材料(PCMs)可以通過改變自身的物理狀態來儲存或釋放熱能，并在一定時間內保持溫度恒定，它們已被用作電池熱管理或熱失控抑制的有效工具。然而，PCM熱管理不可避免的問題是它的泄漏問題。為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩定的復合相變材料的方法。然而，這些復合PCM在固態下通常是剛性的，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。

其中，自然冷卻、強制風冷和液冷這三種冷卻方式都是利用冷卻工 質流過熱功耗表面時發生的對流換熱將熱量帶走，過程中冷卻工質沒有發生相變。直冷則是冷卻工質在冷板中發生相變，并利用相變吸熱帶走大量的熱量。四種冷卻方式的冷卻效率的對比如表，液冷和直冷的冷卻效率比自然冷卻和強制風冷高出幾個量級。此外，除了冷卻效率之外，還需要綜合考慮冷卻均勻性、結構設計、成本和能耗等因素。

聚乙二醇存儲在BN的三維結構中，可以防止高溫下的泄漏，提高復合材料的熱穩定性。BN骨架作為聲子傳輸的快速通道，可以有效降低熱阻。當填料用量為10 vol%時，復合PCMs的最高導熱系數為2.62 W/(mK)，是純PEG的10.1倍。在紅外攝像機下復合PCM表現出了優異的電池熱管理性能，這表明該材料在電池熱管理方面具有很大的潛力。

基于相變材料的鋰電池冷風通道被動電池熱管理系統熱性能增強[J]. 儲能雜志。 總結：團隊研究出一種混合動力電池熱管理系統（BTMS），基于相變材料的主動熱管理系統（TMS）和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內，同時與被動 TMS 相比具有更好的冷卻效果，并且使用比主動 TMS 更少的能量。