鋰離子電池冷卻方法及其應(yīng)用分析

鋰離子電池是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式提供能量的，所以這個(gè)過(guò)程會(huì)發(fā)生一定的熱量，而熱量如果持續(xù)增加而得不到有效的散熱，就會(huì)積累，反過(guò)來(lái)電化學(xué)物質(zhì)在高溫下活性更強(qiáng)，這樣不斷疊加之下，鋰離子電池發(fā)生自燃或爆炸事故也就不遠(yuǎn)了。

鋰離子電池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在不同的方向上熱導(dǎo)率存在顯著的差異，在平行于極片的方向上的熱導(dǎo)率要顯著高于垂直于極片方向的熱導(dǎo)率，因此不同的散熱方式不僅在效率上存在顯著的區(qū)別，而且不適當(dāng)?shù)纳岱绞竭€會(huì)在鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重的溫度梯度，影響電池內(nèi)部電流的分布，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)部衰降的不一致，嚴(yán)重影響鋰離子電池的使用壽命。

對(duì)于鋰離子電池組的散熱控制方面主要有以下幾種方法：

包括電極、電解質(zhì)材料等，這是基于電池內(nèi)部材料的一種方法。電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)熱的部件主要是正負(fù)極、電解質(zhì)等，因此研究這些材料的性能并加以改進(jìn)來(lái)提高其溫度活性區(qū)間。

為了提高電極的導(dǎo)熱性能，在電極碳材料中添加了銅和鋁。通過(guò)提升電池材料的熱穩(wěn)定性，一般都會(huì)降低電池的容量，但電池的容量是電池的重要指標(biāo)，因此，通過(guò)改善電池材料的熱性能來(lái)提升電池整體的熱性能有一定的局限性。

空氣散熱就是空氣掃過(guò)電池表面，將電池表面的熱量帶走。根據(jù)風(fēng)的成因，分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流，依靠車速自然而形成的風(fēng)為自然對(duì)流，利用風(fēng)扇風(fēng)機(jī)等強(qiáng)制產(chǎn)生的風(fēng)為強(qiáng)制對(duì)流，而通風(fēng)的方式又分為并行和串行。

人們基于空氣散熱，研究了并行散熱的效果，設(shè)計(jì)了電池組各種排列結(jié)構(gòu)，為了改善風(fēng)的散熱性能，設(shè)計(jì)改進(jìn)風(fēng)擋板，拓寬風(fēng)道，改善散熱效果。

液體冷卻效果強(qiáng)于空氣冷卻，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，因?yàn)楹芏嘁后w不能與電池直接接觸，需要將液體包裹起來(lái)，在電池間布置管道，設(shè)置夾套等;而能與電池直接接觸的液體，一般其流動(dòng)性能差，傳熱效果不太理想。

熱管技術(shù)也可稱為液體散熱的一種，它是依靠管內(nèi)的介質(zhì)發(fā)生相變時(shí)會(huì)伴隨著吸熱與放熱現(xiàn)象，該相變主要是液體與氣體之間的變化，是一種高效換熱元件，在電池?zé)峁芾砩系膽?yīng)用也越來(lái)越得到關(guān)注。

相變材料高效可行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也不需要消耗額外能量，但其導(dǎo)熱系數(shù)低，會(huì)使得與高低溫電池接觸的地方，相變材料的溶解狀態(tài)差別很大，從而降低散熱性能。應(yīng)用相變材料進(jìn)行電池?zé)峁芾硎俏磥?lái)的主要發(fā)展方向。

暢能達(dá)研發(fā)了熱導(dǎo)率10000W/m?K以上的相變熱控器件，憑借熱阻較低、導(dǎo)熱速率快、傳熱能力大、適應(yīng)性良好等優(yōu)點(diǎn)，能做到熱管理系統(tǒng)控制效果的整體提升。

以永磁同步電機(jī)的應(yīng)用為例，該類型電機(jī)端部繞組的局部溫度較高，針對(duì)該問(wèn)題我們?cè)O(shè)計(jì)相匹配的熱管或者折彎異型均熱板，增加散熱路徑，避免熱量堆積，控制溫差。