动力电池真空干燥装置设计与流场模拟

摘要

本文针对动力锂电池传统干燥工艺的不足，提出真空干燥的方案，并基于对真空设备加热系统的设计，提出了“加热小车”的设计方法。同时结合锂离子动力电池真空干燥特征完成了包括真空抽气系统、加热系统、真空室等的动力电池真空干燥装置设计，并创新设计在真空环境中对锂电池芯完成初步封装，避免“二次污染”。在此基础上，建立了真空干燥箱三维数值模型，采用流热耦合的计算方法，分别仿真分析了导热油进口温度、流量对锂电池温度场的影响，并进一步仿真分析了翅片对流场和锂电池温度场的影响。结果表明，进口油温度的提升有利于锂电池干燥效率的提高;导热油流量的提升对锂电池的温度场影响较小;翅片的添加不仅有利于干燥速率的提升，还有利于热能的有效利用。经过模拟及理论计算对比分析，各项指标基本达到预期设计目标，可以为提高锂离子电池的干燥效率，降低企业运行成本具有一定的实践参考价值。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 动力电池干燥设备研究综述

1．2．1 动力电池制造原理和应用现状

1．2．2 真空干燥技术简介

1．2．3 锂离子动力电池真空干燥优点

1．2．4 真空干燥设备国内外发展概况

1．3 本课题的主要研究的内容和安排

1．4 本章小结

第二章 动力电池真空干燥设备整体结构设计与研究

2．1 真空干燥设备技术参数及设计方案

2．1．1 真空干燥设各整体设计方案

2．2 抽真空系统设计

2．2．1 电池抽气方案选择

2．2．2 真空泵及相关器件的设计

2．3 加热系统设计

2．3．1 加热系统结构

2．3．2 搁板设计

2．3．3 系统组件及管道排布

2．4 加热系统计算

2．4．1 搁板内对流换热系数计算

2．4．2 导热油罐体积计算

2．4．3 加热设备功率计算及设备选择

2．5 真空室的结构及制造

2．5．1 真空室箱体的制造

2．5．2 封装电池的传动机构

2．5．3 罐门结构设计

2．6 本章小结

第三章 真空干燥箱几何建模与数学模型建立

3．1 CFD软件简介

3．2 模型简化

3．3 几何模型建立与网格划分

3．4 数学模型

3．4．1 湍流模型

3．4．2 热质传递模型

3．4．3 建立离散方程

3．4．4 材料属性

3．5 本章小结

第四章 锂电池真空干燥设备性能仿真分析

4．1 导热油温度对锂电池温度场的影响

4．2 导热油质量流量对锂电池温度场的影响

4．3 翅片对搁板内流场的影响

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 不足之处及展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况