苗桂淋 胡凡
长城汽车股份有限公司技术中心 河北保定 071000
摘要：锂离子电池在诸多方面性能上都有优点，所以其在新能源汽车上得到了广泛运用。但怎样把电池在使用过程当中产生大量的热量散发出去，是一个不能回避的问题。假如电池温升过高，不仅会对电池使用性能和寿命产生一定影响，还会引起一些安全方面的问题。
关键词：新能源汽车；锂电池；热管理；系统散热性能
引言：动力电池按它的应用分成能量型电池和功率型电池两大类。能量型的电池主要以高能量密度为主要特点，主要用在高能量输出蓄电池。功率型的电池指用高功率密度为主要特点，主要用在瞬间高功率输出和输入的蓄电池。实际上这两种电池并没有严格区分开来。
一、动力电池的基本构成以及优势特征分析
动力锂电池是新能源汽车的一大动力源泉，在新能源汽车当中应用动力锂电池可以有效降低成本，让新能源汽车发展前景更为广阔。动力锂电池基本构成主要有铝塑复合膜、导电剂、粘结剂、极耳、电解液、隔膜和正极材料等等。在这其中，正负极材料和电解液以及隔膜最重要，它们构成动力锂离子的一个核心部分。动力锂电池充电过程当中，电池的正极方向会有锂离子，锂离子在电解液当中不断运动直到到达负极，而后锂离子会附着到负极碳层的微孔之中，从而达到提高充电容量效果。在动力锂电池放电的过程当中，电池内部会进行和上述过程相反的一个反应。和普通电池相比，锂离子的电池放电容量较高，所以，锂离子电池能够在新能源汽车当中发挥较大优势。
动力锂离子电池主要缺点有：首先，内部的阻抗高。由于锂离子电池的电解液是有机溶剂，它的电导率比镍镉电池和镍氢电池水溶液电解液要低很多，所以它内部阻抗比镍镉以及镍氢电池大得多；其次，有特殊的保护电路，防止其过充；再次，成本较高；最后，和普通电池相容性较差。
现阶段，动力锂电池在新能源汽车当中已经取得了较为广泛应用，伴随时代发展进步，新能源汽车和动力锂电池应用都会愈加广泛。在新能源汽车当中应用锂离子电池有着非常多的明显优势特征。第一，动力锂离子电池能量的储存密度和普通电池相比较更高，它储存能量是常见的铅酸电池7至8倍。第二，在生产动力的锂电池过程当中对水资源消耗极少，几乎都不消耗水，对此，生产动力锂电池相比其余普通电池，能够在一定程度上实现节水。第三，动力锂电池在使用当中、生产当中、报废等各个环节中都不会有有害物或者元素产生，有着保护环境的作用。另外，动力锂电池对于温度的要求不高，哪怕是在低温、高温等极端温度条件下，也能够使用。最后，动力锂电池还有着重量轻、充放电能力高、自放电率低、使用寿命长的显著优势。
二、动力锂电池在新能源汽车当中应用发展分析
目前，新能源汽车取得了非常大的发展，很多企业以及国家都非常关注新能源汽车和相关的配套系统研究进展，国家甚至还提出了帮助新能源车应用和推广的一些政策，把发展新能源汽车放在了重要地位。在政府的扶持以及科技不断推动下，新能源汽车取得了非常快速的发展，动力锂电池也开始逐渐应用到新能源汽车之中。
动力锂电池已经成为发展新能源汽车的一个关键组成。在目前，全世界都面临着一个相同的问题，就是环保问题。人类发展造成了很大的环境压力，为更好解决这一问题，世界各国发展战略也逐渐趋向环境保护以及能源安全。凭借着排放无污染、能源清洁等诸多优点，新能源汽车得到一定发展应用。新能源汽车主要构成就包括了电控系统、电池、电机，动力电池作为新能源汽车关键构成部分。所以，电池的安全性、性能、成本、寿命等都对新能源汽车的发展以及应用具有非常重要的影响作用。现阶段，新能源汽车发展的限制主要因素是电池技术以及电池材料方面的问题，纯电续航里程以及成本成为新能源汽车发展中需要解决的主要问题。新能源汽车和动力锂电池现阶段的发展方向是汽车的轻标准化、轻量化和电池能量密度提高。
在移动通讯以及便携式的电器中，锂电池有了较为普遍的应用。因为环境方面以及能源方面压力，和锂电池的优势特征，锂电池在新能源汽车当中也开始有所应用，锂电池会成为未来新能源的汽车中的一个新的发展方向。在二零二零年的新能源汽车发展产业的规划中，中国明确了纯电驱动在汽车产业当中的地位，从而推广新能源的汽车。这个规划让汽车行业进入新战略的发展期，并为新能源的汽车动力电池产业提供机遇。
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三、分析锂离子电池优缺点
（一）动力锂离子电池主要优点分析
首先，荷电保持能力很强。当环境温度是（20±5）℃的时候，自放电率是（2%-10%）/月，长期的使用经济性较好；其次，电压高锂离子电池单节电压是3.6v，而镍氢电池只是1.2v；再次，环境污染较低。在锂离子电池中没有镉、铅以及汞等有害物质，对环境友好；另外，安全性较高。根据国家的相关要求，车用锂离子电池要具有抗针刺和抗挤压以及耐振动等特点；最后，体积较小、重量较轻、比能量较高。一般锂离子电池的比能量能够达镍镉电池的一点五倍以上，可以让设备更为小型轻量化。
（二）动力锂离子电池缺点分析
首先，内部阻抗较高。因锂离子电池电解液是有机溶剂，它的电导率比镍镉电池和镍氢电池水溶液电解液要低很多，所以它内部阻抗要比镍镉、镍氢电池大得多；其次，要有特殊的保护电路，去防止其过充；再次，成本较高；最后，比普通电池相容性更差。
四、方形锂电池热数学模型
建立方形锂电池的热数学模型之前，为了促进模型的建立，首先要对电池做一定假设和简化：首先，因为电池内部辐射对散热影响很小，在建模时将其忽略。其次，电池各种性能参数不会随温度变化。最后，热量在电池内部核心部分是均匀的产生的。
五、边界以及初始条件
为保障介质中的温度分布，就要求解相应导热方程。不过这种解以及介质边界上的物理条件有关，而且假如所讨论情况随时间的变化，还会和某一初始时间介质内部的存在条件有关。导热方程对时间是一阶的，给定这个条件称为初始的条件。关于边界的条件，有三种常见类型：第一类的边界条件（狄里奇莉特条件）：规定沿导热物体边界上温度值。第二类的边界条件：规定边界上换热状态。比如表面上有对流加热（或冷却）情况。
六、散热肋片在锂电池散热结构当中应用分析
在电池的单体表面添加的散热肋片能够在一定程度上降低电池最高温度，但因为散热肋片对于电池内部影响相对于电池表面而言较小，让电池在大电流放电时温度不均匀性的可能就增加了。除此之外，在电动汽车上的动力电池包尺寸大小因为车上车体质量平衡、有效装载空间与车架的装配关系等因素的影响不能过大，让电池包中电池间的空隙就很小，从而让散热肋片的肋高在选择时受到很大限制，这也是电池表面添加散热肋片效果相对于另一些电子元件（比如电脑CPU等）而言不太过于明显的主要原因。
七、动力锂电池生热率对比分析
放电倍率不同的时候，电池温升都会不尽相同。放电的倍率越大，电池温升越高，电池内部最高温度以及最低温度差值也越大。在厂家建议放电倍率0.3C放电的时候，电池的温差是4K左右，尚在可接受的范围内；当1C放电的时候电池内的温差会达到7K左右，单体电池的温差就可以达到7K左右，能够想象在电动汽车电池包内大量电池成组后的这一数据将会变得越来越大，这对电池使用以及维护都是非常不利的。
结束语：
中国在新能源汽车动力电池产业上，虽然起步相较较晚，在整车用动力电池系统的方面还和国外有较大差距。相信只要我们的努力，以及伴随科技的不断进步，我们在电动汽车领域就可以取得更好发展。
参考文献：
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论文作者:苗桂淋,胡凡
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/2
标签：电池论文; 新能源论文; 锂电池论文; 汽车论文; 动力论文; 锂离子电池论文; 电解液论文; 《防护工程》2018年第18期论文;