相变散热在锂离子电池热管理中的应用

摘要

锂离子电池应用十分广泛，其性能受环境温度的影响十分显著。所以锂离子电池热管理系统起着关键的作用，是锂电池系统的重要组成部分，它的作用在于控制电池的工作温度，同时维持电池组的温度一致性。
　　本文采用了常见的相变材料石蜡应用在锂离子电池的热管理系统。首先分析电池温度特性，明确高温会降低电池电量、缩短寿命，为确定电池热管理系统的目标温度提供依据。同时建立锂离子电池热力学模型，利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立锂离子电池简化模型。在0℃、25℃、35℃、50℃四种环境温度下，分析了模型的温度变化曲线和温度分布图。得出在石蜡发生相变过程前后，对于温度上升有明显抑制作用。最后，还进行了散热结构的优化设计，模拟了不同石蜡层厚度、石蜡热导率、外壳厚度、外壳材料等因素对热管理系统的影响。

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第一章绪 论

1.1锂离子电池的概述

1.1.1锂离子电池原理及发展历史

1.1.2锂离子电池的特点分析

1.1.3锂离子电池生热概述

1.2 锂离子电池组热管理系统

1.2.1 电池热管理系统概况

1.2.2 基于相变材料（PCM）的电池热管理系统

1.3 本文的研究内容

第二章 关于锂离子电池温度特性的研究

2.1锂电池生热原理

2.1.1锂电池化学反应原理

2.1.2锂离子电池生热原理分析

2.2电池热特性分析

2.2.1试验对象

2.2.2能量的温度特性

2.2.3寿命的温度特性

2.3本章小结

第三章热管理系统仿真及优化

3.1热管理系统的参数

3.1.1锂离子电池生热率

3.1.2传热基本方式

3.1.3相变材料的特性

3.2电池热管理系统仿真分析

3.2.1基于COMSOL Multiphysics软件的仿真模型建立

3.2.2热管理系统在常温环境中的仿真

3.2.3热管理系统在较高温度环境中的仿真

3.2.4热管理系统在低温环境中的仿真

3.3热管理系统的优化

3.3.1相变散热层厚度对散热性能的影响

3.3.2相变材料的导热系数对散热性能的影响

3.3.3电池外壳材料优化

3.4本章小结

第四章总结与展望

致谢

参考文献

读硕士学位期间取得的成果