蜂窝状CPCM/水冷复合式圆柱型锂电池散热性能

摘要

为了进一步减小圆柱型锂电池在高热负荷下的温升、最大温差及轴向温差,提出一种基于石蜡/膨胀石墨(EG)的蜂窝状相变材料(PCM)水冷复合式电池散热结构。通过数值模拟,研究了环境温度40℃时,冷却液流速、微型流道数量、CPCM厚度及EG的质量分数对该系统散热性能的影响。结果表明,当液体流速超过0.05 m/s时,流速的继续增加对该系统散热性能的提升不明显。与纯PCM相比,添加EG制备的复合相变材料(CPCM)对系统散热性能有显著提升。EG质量分数为12%时,在不同液体流速下既可以满足电池最大温差的要求,也可以保证电池的最高温度和CPCM的液相率最低,即系统的综合散热效果最佳;综合考虑电池温度分布均匀性、空间利用率及系统的额外能量消耗,确定了CPCM的最佳厚度为2 mm;微型流道数量为6时,在不同液体流速下电池的最大温差和轴向温差最小。特别在4 C放电倍率下,流速为0.01 m/s时,电池的最高温度、最大温差及轴向温差分别为45.8、1.7、0.04℃,可以保证锂电池工作在最佳温度范围之内。