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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。

典型的例子包括自然空氣對流，相變材料(PCM)和熱管。 被動空氣冷卻的冷卻能力很低，不適合冷卻高能量密度的鋰離子電池。PCM在融凍過程中能夠儲存和釋放大量的能量，近年來受到越來越多的關注。將PCM裝入BTMS的主要優點是可以實現良好的電池溫度均勻性和靈活的幾何形狀。然而，PCM的低導熱性阻礙了電池的散熱速率，在高速率充放電條件下存在嚴重的隱患。

常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。 為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。

鋰離子動力電池的性能和壽命在很大程度上與工作溫度有關，通常最佳工作溫度在 15～40℃，溫差低于 5℃。在充放電過程中電池自身產熱會導致溫度上升，適當的散熱冷卻技術可以減少溫度對電池組的負面影響，提高動力電池的效率和安全性，降低老化率，延長使用壽命。車用鋰離子動力電池散熱系統冷卻方式主要有：風冷、液冷、相變材料(PCM)冷卻、熱管(HP)冷卻等。

常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。 為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。

抽象的： 針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，本文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）。通過實驗獲得了電池的開路電壓（OCV）、內阻、開路電壓溫度導數、比熱容和熱導率。對比空冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS發現，使用空冷方案時電芯溫度超過工作溫度，而PCM冷卻和混合冷卻方案的混合冷卻可以有效控制電芯最高溫度。

鋰離子電池（LIB）由于具有高能量容量、低自放電率和無記憶效應等優點，被廣泛用作電動汽車的儲能系統。然而，溫度嚴重影響鋰離子電池的容量和壽命。較低的溫度可能導致電池退化，而較高的溫度可能引發熱失控，從而造成安全隱患。當前，對BTMS的研究根據冷卻方式主要分為風冷、液冷、相變材料（PCM）冷卻等三大類。風冷具有結構簡單、易于封裝、維護成本低、能耗低等特點。

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。

包括風冷和液冷在內的主動冷卻方式一般需要額外的輔助消耗設備和空間，這將相應地提高成本和重量。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。

如果鋰離子電池產生的熱量沒有及時散發，電池的電化學性能會隨著熱量積累而下降。當這種積熱達到一定程度時，就會導致熱失控，甚至起火爆炸。因此，有必要對電池模塊提出有效的電池熱管理方法，以確保電池在正常的安全溫度范圍內運行。根據傳輸介質的不同，目前已深入研究了空氣冷卻、液體冷卻和相變材料（PCM）冷卻三種冷卻方法。

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。

超高分子量聚乙烯纖維織物增強PCM的材料設計。圖2. PCM材料的導熱性能。圖3. PCM材料的力學和相變特性。圖4. 鋰離子電池系統的熱管理和機械保護。END★ 平臺聲明部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。

Molaeimanesh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。在整個研究中，該團隊對具有三種不同冷卻管道結構和三種不同冷氣流壓力差的九個案例進行了模擬和研究。

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。

在低溫環境下，加熱線圈可以加熱冷卻液使電池升溫。Volt的電池組內的溫度差可控制在2℃以內，有力地支持了8年的電池組壽命保證期。 為了開發高效液體熱管理系統進行了基于液體熱管理電池組的CFD仿真、設計和驗證工作。 1 、電池產熱模型 一般而言，鋰離子電池中包括5種熱源，分別為：不可逆熱阻生熱、可逆熵熱、混合熱、相變熱和反應熱。

摘 要： 為了改善某商用車動力電池組的散熱能力，降低電池組冷卻系統的能耗，提出了一種并聯非等長直流道的液冷板結構。以方形鋰離子電池組為研究對象，建立液冷式鋰離子電池組冷卻系統的仿真模型，對液冷板結構進行優化。

在低溫環境下，加熱線圈可以加熱冷卻液使電池升溫。Volt的電池組內的溫度差可控制在2℃以內，有力地支持了8年的電池組壽命保證期。 為了開發高效液體熱管理系統進行了基于液體熱管理電池組的CFD仿真、設計和驗證工作。 1 、電池產熱模型 一般而言，鋰離子電池中包括5種熱源，分別為：不可逆熱阻生熱、可逆熵熱、混合熱、相變熱和反應熱。

相變材料, 基于固-液相變原理，有效吸收電池產生的熱量，并隨后與其他冷卻方法相結合將其消散，從而對實現電池溫度均勻性產生顯著影響，但PCM也會遇到與體積變化和低導熱率相關的挑戰。綜合考量下，扁平熱管（FHP）具有輕質結構和高導熱率，在BTMS領域受到越來越多的關注。