泡沫鋁-石蠟復合相變材料蓄熱實驗研究.pdf

1、大容量動力鋰離子電池作為電動汽車、燃料電池汽車及混合動力汽車的理想儲能裝置，目前在世界范圍內(nèi)受到廣泛重視。溫度條件是影響鋰電池性能的重要指標之一。電池充放電過程中所引起的溫升過高及溫度不均衡是導致電池組失效的主要原因。因此，有效的電池熱管理系統(tǒng)對于提高電池的安全性能及壽命非常關(guān)鍵?；谙嘧儾牧系臒峁芾硐到y(tǒng)由于相變潛熱高、不需要消耗系統(tǒng)額外能量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢而具有良好的應用前景。
　　本文通過設(shè)計和搭建鋰電池散熱實驗系統(tǒng)，探究

2、了放電倍率、熱管理方式以及環(huán)境溫度對鋰電池表面溫度的影響。實驗結(jié)果表明，隨著放電倍率的增大，鋰電池表面溫升越大;鋰電池在低溫環(huán)境下進行高倍率放電時，單介質(zhì)石蠟由于導熱系數(shù)較低，并不能對鋰電池進行有效散熱;在常溫及低溫環(huán)境條件下，泡沫鋁/石蠟復合相變材料對于控制鋰電池表面溫升均有良好的效果，其散熱效果始終優(yōu)于單介質(zhì)石蠟相變材料。
　　相變材料是通過自身的蓄熱過程實現(xiàn)對鋰電池的散熱。因此，對相變材料的蓄熱過程進行研究非常必要。為探究在

3、石蠟中添加泡沫鋁骨架如何影響相變材料的蓄熱特性，本文設(shè)計并搭建了相變材料的蓄熱實驗系統(tǒng)，對比研究了單介質(zhì)石蠟及泡沫鋁/石蠟復合相變材料的蓄熱特性，主要包括相變響應時間、蓄熱時間以及溫度分布三個方面。蓄熱實驗表明單介質(zhì)石蠟在蓄熱過程中的主要傳熱方式是自然對流，而泡沫鋁/石蠟復合相變材料的主要傳熱方式是導熱。泡沫鋁的添加提高了復合相變材料的相變響應速率，使相變材料的蓄熱能力能夠更快速且充分的得到利用，尤其是在熱流方向及高度方向。實驗數(shù)據(jù)表明

4、復合相變材料在蓄熱過程中的溫度均勻性比單介質(zhì)石蠟好。此外，復合相變材料與單介質(zhì)石蠟相比，其蓄熱速率得到了提高，復合相變材料的總體蓄熱時間在熱流密度分別為7000 W/m2、12000 W/m2、15000 W/m2這三種加熱工況下，與單介質(zhì)石蠟相比分別縮短了35.35％、22.14％、39.90％。
　　為了進一步闡述單介質(zhì)石蠟和復合相變材料的相變機理，本文建立了相變過程的一維理論分析模型，獲得了單介質(zhì)石蠟和泡沫鋁/石蠟復合相變材