鋰離子電池散熱問題解析
鋰離子電池是通過化學反應的方式提供能量的,所以這個過程會發生一定的熱量,而熱量如果持續增加而得不到有效的散熱,就會積累,反過來電化學物質在高溫下活性更強,這樣不斷疊加之下,鋰離子電池發生自燃或爆炸事故也就不遠了。鋰離子電池結構特點在不同的方向上熱導率存在顯著的差異,在平行于極片的方向上的熱導率要顯著高于垂直于極片方向的熱導率,因此不同的散熱方式不僅在效率上存在顯著的區別,而且不適當的散熱方式還會在鋰離子電池內部產生嚴重的溫度梯度,影響電池內部電流的分布,進而導致電池內部衰降的不一致,嚴重影響鋰離子電池的使用壽命。

對(dui)于鋰離子電池(chi)組的散熱控制方面主要有(you)以下(xia)幾種方法(fa):
(1)利用耐高(gao)低溫的(de)電池材(cai)(cai)料(liao),包括電極、電解質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)等,這是基于電池內部材(cai)(cai)料(liao)的(de)一種方法。
電(dian)池(chi)(chi)發(fa)生(sheng)化(hua)學反(fan)應,產(chan)熱(re)(re)的(de)(de)部件(jian)主要(yao)是正負極(ji)、電(dian)解質等,因此(ci)研究這些材料(liao)的(de)(de)性(xing)能(neng)并加以(yi)改(gai)進來提(ti)高其(qi)溫度活性(xing)區間。對(dui)于(yu)電(dian)極(ji)材料(liao),關(guan)鍵是要(yao)提(ti)高其(qi)導熱(re)(re)系數(shu),使電(dian)池(chi)(chi)內部產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)(re)量能(neng)及時散發(fa)出來,以(yi)免堆積在(zai)電(dian)池(chi)(chi)內部而損壞(huai)電(dian)池(chi)(chi)。為(wei)了提(ti)高電(dian)極(ji)的(de)(de)導熱(re)(re)性(xing)能(neng),在(zai)電(dian)極(ji)碳(tan)材料(liao)中添加了銅(tong)和鋁。通過(guo)提(ti)升電(dian)池(chi)(chi)材料(liao)的(de)(de)熱(re)(re)穩(wen)定性(xing),一般(ban)都會降低電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)容量,但電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)容量是電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)重要(yao)指標,因此(ci),通過(guo)改(gai)善電(dian)池(chi)(chi)材料(liao)的(de)(de)熱(re)(re)性(xing)能(neng)來提(ti)升電(dian)池(chi)(chi)整體(ti)的(de)(de)熱(re)(re)性(xing)能(neng)有一定的(de)(de)局限性(xing)。
(2)利用空氣為(wei)介質
空(kong)(kong)(kong)氣(qi)散(san)(san)熱就是(shi)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)掃(sao)過電(dian)(dian)池(chi)表(biao)(biao)面,將(jiang)電(dian)(dian)池(chi)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)熱量帶走。根據風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)因,分(fen)為(wei)自(zi)然(ran)(ran)對(dui)流(liu)(liu)和(he)強(qiang)制對(dui)流(liu)(liu),依靠車(che)速自(zi)然(ran)(ran)而形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)為(wei)自(zi)然(ran)(ran)對(dui)流(liu)(liu),利用(yong)(yong)風(feng)(feng)扇風(feng)(feng)機等強(qiang)制產生的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)為(wei)強(qiang)制對(dui)流(liu)(liu),而通風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)方式又分(fen)為(wei)并(bing)行和(he)串行。很多(duo)研究(jiu)人(ren)員發現,并(bing)行散(san)(san)熱通風(feng)(feng)方式更好,但散(san)(san)熱效(xiao)果還(huan)受流(liu)(liu)道寬度(du)的(de)(de)(de)(de)影響,由(you)于汽車(che)空(kong)(kong)(kong)間有限,又考慮到成(cheng)本的(de)(de)(de)(de)原因,空(kong)(kong)(kong)氣(qi)散(san)(san)熱應(ying)用(yong)(yong)最(zui)廣。人(ren)們基于空(kong)(kong)(kong)氣(qi)散(san)(san)熱,研究(jiu)了并(bing)行散(san)(san)熱的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果,設(she)計了電(dian)(dian)池(chi)組各(ge)種(zhong)排列結構,為(wei)了改(gai)善風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)熱性(xing)能(neng),設(she)計改(gai)進(jin)風(feng)(feng)擋板,拓寬風(feng)(feng)道,改(gai)善散(san)(san)熱效(xiao)果。空(kong)(kong)(kong)氣(qi)散(san)(san)熱成(cheng)本低,結構簡單,但是(shi)卻不(bu)是(shi)那么有效(xiao),當(dang)電(dian)(dian)池(chi)放電(dian)(dian)達到一定程度(du),外界(jie)環境(jing)又偏高的(de)(de)(de)(de)時(shi)候,即使(shi)(shi)增加風(feng)(feng)速,也不(bu)能(neng)使(shi)(shi)電(dian)(dian)池(chi)溫度(du)繼續(xu)下降。
(3)利用液體(ti)為介(jie)質
液(ye)體(ti)(ti)冷卻效(xiao)果強于空氣冷卻,但結構更復雜,因為(wei)很多液(ye)體(ti)(ti)不(bu)能與電(dian)(dian)池直接(jie)接(jie)觸,需(xu)要將液(ye)體(ti)(ti)包裹起(qi)來,在電(dian)(dian)池間(jian)布置管(guan)道,設(she)置夾套(tao)等;而(er)能與電(dian)(dian)池直接(jie)接(jie)觸的(de)液(ye)體(ti)(ti),一般其流動性(xing)能差,傳熱(re)(re)效(xiao)果不(bu)太(tai)理(li)想(xiang)。熱(re)(re)管(guan)技術也可稱為(wei)液(ye)體(ti)(ti)散熱(re)(re)的(de)一種,它(ta)是依靠管(guan)內的(de)介質(zhi)發生(sheng)相(xiang)變(bian)(bian)時會伴隨著吸熱(re)(re)與放熱(re)(re)現象,該相(xiang)變(bian)(bian)主要是液(ye)體(ti)(ti)與氣體(ti)(ti)之間(jian)的(de)變(bian)(bian)化,是一種高效(xiao)換熱(re)(re)元件,在電(dian)(dian)池熱(re)(re)管(guan)理(li)上的(de)應(ying)用也越(yue)來越(yue)得到(dao)關(guan)注。
(4)利用(yong)相變材料為介質
相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)材(cai)料在發(fa)生相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)時,能(neng)吸收和(he)釋放大(da)量的熱量,而(er)其本(ben)身的溫度變(bian)(bian)(bian)化卻不(bu)大(da),相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)材(cai)料可直接與電(dian)池(chi)接觸(chu)(chu),結構(gou)(gou)簡單,這(zhe)更(geng)加(jia)突出(chu)了其優點。相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)材(cai)料高效可行,結構(gou)(gou)簡單,也不(bu)需要消耗(hao)額外能(neng)量,但其導熱系(xi)數低,會使得與高低溫電(dian)池(chi)接觸(chu)(chu)的地方(fang),相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)材(cai)料的溶解狀態差別很大(da),從而(er)降低散熱性(xing)能(neng)。應(ying)用相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)材(cai)料進行電(dian)池(chi)熱管理(li)是未來(lai)的主要發(fa)展(zhan)方(fang)向。
