動(dòng)力鋰離子電池?zé)岱治鲅芯?pdf

1、鋰離子電池由于具有高電壓、高放電電流、高能量密度和綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車等動(dòng)力設(shè)備。鋰離子電池在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，熱量的集聚導(dǎo)致電池溫度急驟升高，如果不能及時(shí)的將熱量散開，會(huì)導(dǎo)致電池的充放電性能、壽命和安全性能降低。安全性一直是消費(fèi)者最為關(guān)心的，該性能的好壞與消費(fèi)者的財(cái)產(chǎn)生命安全息息相關(guān)。由此可見在鋰離子電池設(shè)計(jì)生產(chǎn)使用過程中，電池組的散熱非常重要。研究單體電池和電池組溫度場分布情況，進(jìn)一步找出其影響因素，從而

2、提高動(dòng)力鋰離子電池?zé)岚踩阅?，?duì)提高電動(dòng)汽車等動(dòng)力設(shè)備的主動(dòng)安全性具有非常重要的工程價(jià)值。
　　本文在廣東省引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)資金(2011N071)—先進(jìn)儲(chǔ)能設(shè)備的開發(fā)項(xiàng)目的支持下，采用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)(CFD)相結(jié)合，展開對(duì)單體軟包電池、動(dòng)力電池組模塊的產(chǎn)熱與散熱分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)某空調(diào)電池箱散熱方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化進(jìn)行深入研究。首先，建立鋰離子單層電極單元的二維模型，計(jì)算電池在工作過程中電極上電場分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表

3、明，電流主要集中分布在極耳引出端附近。其次，利用實(shí)驗(yàn)方法，測量軟包電池的部分物性參數(shù)，建立軟包電池的產(chǎn)熱模型。進(jìn)一步采用CFD技術(shù)對(duì)單體軟包電池進(jìn)行數(shù)值模擬，并利用實(shí)驗(yàn)采集軟包電池表面溫度，驗(yàn)證模型的可靠性。分別以電流為10A和60A對(duì)軟包電池進(jìn)行放電模擬，當(dāng)電池荷電狀態(tài)(SOC)從1至0的整個(gè)放電過程中，10A放電電池表面5個(gè)可靠監(jiān)控點(diǎn)表明模型最大誤差不超過0.5℃，60A放電電池表面4個(gè)可靠監(jiān)控點(diǎn)表明模型最大誤差不超過2℃。再次，借

4、助于軟包電池的產(chǎn)熱模型，研究電池單體模塊外殼材料、厚度及散熱面等對(duì)電池模塊散熱性能的影響。研究表明，材料為鋼厚度在2mm左右的電池外殼散熱性能較好。此外，針對(duì)電池模塊后蓋對(duì)電池組通風(fēng)散熱性能的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在電池后蓋的設(shè)計(jì)過程中，將其與電池底部接觸面去掉有利于提高電池組的散熱性能。最后，以某空調(diào)電池箱通風(fēng)散熱開發(fā)為例，考慮電池箱內(nèi)電池組與空氣流場的耦合模型，初步提出三種電池箱通風(fēng)散熱方案，對(duì)電池箱內(nèi)電池組進(jìn)行放電數(shù)值模擬。對(duì)比