鋰離子電池冷卻方法及其應用分析

鋰離子電池是通過(guò)化學(xué)反應的方式提供能量的，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，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了。

鋰離子電池結構特點(diǎn)在不同的方向上熱導率存在顯著(zhù)的差異，在平行于極片的方向上的熱導率要顯著(zhù)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(zhù)的區別，而且不適當的散熱方式還會(huì )在鋰離子電池內部產(chǎn)生嚴重的溫度梯度，影響電池內部電流的分布，進(jìn)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，這是基于電池內部材料的一種方法。電池發(fā)生化學(xué)反應，產(chǎn)熱的部件主要是正負極、電解質(zhì)等，因此研究這些材料的性能并加以改進(jìn)來(lái)提高其溫度活性區間。

為了提高電極的導熱性能，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，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。根據風(fēng)的成因，分為自然對流和強制對流，依靠車(chē)速自然而形成的風(fēng)為自然對流，利用風(fēng)扇風(fēng)機等強制產(chǎn)生的風(fēng)為強制對流，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，設計了電池組各種排列結構，為了改善風(fēng)的散熱性能，設計改進(jìn)風(fēng)擋板，拓寬風(fēng)道，改善散熱效果。

液體冷卻效果強于空氣冷卻，但結構更復雜，因為很多液體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(chēng)為液體散熱的一種，它是依靠管內的介質(zhì)發(fā)生相變時(shí)會(huì )伴隨著(zhù)吸熱與放熱現象，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，在電池熱管理上的應用也越來(lái)越得到關(guān)注。

相變材料高效可行，結構簡(jiǎn)單，也不需要消耗額外能量，但其導熱系數低，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。應用相變材料進(jìn)行電池熱管理是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

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

以永磁同步電機的應用為例，該類(lèi)型電機端部繞組的局部溫度較高，針對該問(wèn)題我們設計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。