泡沫鋁-石蠟復(fù)合相變材料蓄熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大容量動(dòng)力鋰離子電池作為電動(dòng)汽車、燃料電池汽車及混合動(dòng)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(biāo)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(dǎo)致電池組失效的主要原因。因此，有效的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對于提高電池的安全性能及壽命非常關(guān)鍵。基于相變材料的熱管理系統(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(yīng)用前景。
　　本文通過設(shè)計(jì)和搭建鋰電池散熱實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行高倍率放電時(shí)，單介質(zhì)石蠟由于導(dǎo)熱系數(shù)較低，并不能對鋰電池進(jìn)行有效散熱;在常溫及低溫環(huán)境條件下，泡沫鋁/石蠟復(fù)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(shí)現(xiàn)對鋰電池的散熱。因此，對相變材料的蓄熱過程進(jìn)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(jì)并搭建了相變材料的蓄熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對比研究了單介質(zhì)石蠟及泡沫鋁/石蠟復(fù)合相變材料的蓄熱特性，主要包括相變響應(yīng)時(shí)間、蓄熱時(shí)間以及溫度分布三個(gè)方面。蓄熱實(shí)驗(yàn)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(fù)合相變材料的主要傳熱方式是導(dǎo)熱。泡沫鋁的添加提高了復(fù)合相變材料的相變響應(yīng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明

4、復(fù)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(fù)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(fù)合相變材料的總體蓄熱時(shí)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(jìn)一步闡述單介質(zhì)石蠟和復(fù)合相變材料的相變機(jī)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(fù)合相變材