内容发布更新时间 : 2024/5/6 15:36:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

锂电池热管理综述

摘要：动力电池作为EV/HEV上的动力元件，它对电动车的行驶里程和经济性以及加速性能都至关重要,因此任何影响电池组的参数都需要进行优化。而电池组内部温度及温度均匀性是保证电池组性能及其使用寿命的最重要前提。该文献研究了锂电池的产热机理以及它在高、低温下的充放电性能并在此基础上研究了现有的电池热管理方式。现有的冷却方式有空气对流，液体冷却，相变材料冷却，热管冷却，空调制冷，冷板冷却等，或者两种及其以上方式相互耦合的方式。目前工程技术上常采用空气冷却和液体冷却两种方式，该文献提出了循环风冷式的热管理方案。但是多种热管理方式耦合的形式是未来适用于各种工况下工作的大功率锂电池热管理的主要研究方向。

关键词：电动汽车；锂电池；发热机理；热管理；

引言

温度是制约电动汽车性能提升的关键因素，高温对动力电池有双重影响。一方面，随着温度上升，电解液活性提高，离子扩散速度加快，电池内阻减小，改善电池性能。另一方面，较高的温度会导致电极降解以及电解液分解等有害反应的发生，影响电池的使用寿命，甚至对电池内部结构造成永久性损坏。研究表明化学反应速率和温度成极数关系，温度每增加 10℃，化学反应速率加倍。在 45℃的环境温度下工作时，镍氢电池循环次数大约减小 60％。在高倍率充电时，温度升高 5℃，电池寿命减半。相反在低温环境下，由于电解液活性低，离子扩散速度较慢，电池内阻大大增加，放电容量会显著降低，充电期间内压上升较快，影响电池的使用安全。综上所述，适宜的工作温度为电池良好性能发挥的前提。因此，开发一种行之有效的电池热管理系统，设计一种稳定、高效的电池箱体、电池包的散热结构形式对于提高电池包整体性能具有重要意义。

第1章 锂电池的产热机理及计算

1.1锂电池的产热机理

电池在充放电过程中都会发生一系列的化学反应，从而产生反应热。锂离子动力电池的主要产热反应包括：电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应、负极与粘合剂的反应和固体电解质界面膜的分解。此外，由于电池内阻的存在，电流通过时，会产生部分热量。低温时锂离子电池主要以电阻产生的焦耳热为主，这些放热反应是导致电池不安全的因素。电解液的热安全性也直接影响着整个锂离子电池动力体系的安全性能。

1.2电池产热量、产热速率计算

电池的反应热用Qr 来表示；由电池极化引起的能量损失用Qp 来表示；电池内存在典型的电解液分解和自放电副反应，副反应引起的能量损失用Qs 表示；电池的电阻产生焦耳热为Qj。则，一个电池总热源可由以下公式来表示：

Qa=Qr+Qp+Qs+Qj

式中：V 为平均产热速率；

Q 为电池工作时间内电池的总热量；

t 为电池工作时间。

电池的平均产热速率(W)= 产生的热量(J)/ 循环时间(s),则由以下公式表示： V=Q/t