基于液冷和相变材料的圆柱形锂离子电池组新型混合热管理系统性能研究

• 混合电池热管理系统可以改善圆柱形电池的温度分布。 • 优化的复合相变材料在冷却性能和能量密度之间取得平衡。 • 驱动循环证明混合电池热管理系统在动态负载下具有优越的热稳定性。 • 相变温度是系统优化中最敏感的参数。高能量密度的圆柱形锂离子电池组在高强度放电条件下面临严峻的热挑战，这显著降低了传统冷却策略的有效性。为了解决这一限制，本研究提出了一种新型混合电池热管理系统，采用波状冷却板和管状复合相变材料。开发了三维热传导模型以优化结构参数和评估系统性能。数值结果表明，与单向流动相比，交叉流配置可以显著改善电池组的温度均匀性。最优操作条件确定为0.05 m/s的冷却液入口速度和2.5 mm的复合相变材料厚度，实现了平衡的温度分布而不影响散热效率。含有9 wt% 扩展石墨和相变温度为37 ℃的复合相变材料能够显著提高相变材料的热导率和利用效率。混合电池热管理系统相对于基线配置将最大电池温度降低了22.2%，液相比例降低了61.7%，电池组温差降低了16.8%，单体电池温差降低了28.5%。实地驾驶循环验证表明，混合电池热管理系统将峰值温度降低了20.89%并有效地最小化了相对于传统主动冷却系统的温度波动。参数敏感性分析量化了关键设计参数与性能指标之间的关系，为先进锂离子电池热管理优化提供了理论基础。”},{