大容量锂离子电池储能系统的热管理技术研究论文_王诗铭

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摘要:在信息化时代背景下,有效应用新能源等已成为我国在社会经济持续性发展方面关注的焦点,大容量锂离子电池储能系统对其有着重要的作用。我国需要全面、深入探索热管理技术,优化设计大容量锂离子电池储能系统,确保其处于高效运转中,为我国汽车等行业领域发展注入新的活力,加快社会经济发展进程。

关键词:大容量锂离子 电池储能系统 热管技术

在新形势下,锂离子电池储能系统工作倍率日渐提升,产热量持续性增加,热管系统运行方面已被提出更高层次要求,需要综合分析锂电池热管技术研究现状,包括热管技术在大容量锂离子电池储能系统方面应用情况,在加大研究力度的基础上优化创新设计路径,促使投入到车辆等具体化应用中的大容量锂离子电池储能系统有着较高安全性、稳定性。

一、锂离子电池

在大容量锂离子电池储能系统方面,锂离子电池热特性深入研究的重要性不可忽视,关系到热管技术的优化应用以及热管理系统合理化设计。大容量锂离子电池可以作用到车辆等多个方面,在把握实际应用问题的基础上,研究者需要从不同方面入手科学分析锂离子电池热特性影响因素。温度是影响锂离子电池热特性的重要因素之一,体现在不止一个方面,比如,容量衰减,随着锂离子电池应用中温度不断升高,其容量衰减速度也会加快。热失控、低温特性也是不可轻视的重要方面,导致锂离子电池运行中温度不在规定范围内。同时,温度区间也会影响锂离子电池容量,包括工作温度区间、最佳温度区间等,锂离子电池电化学特性必须在最佳温度区间内。在-20——45℃范围内,锂离子电池可以正常运行,一旦温度在-20—-40℃间,电解液凝固几率较大,锂离子流动性会受到影响,增加阻抗的同时锂离子电池容量大幅度降低;温度超过60摄氏度以后,锂离子电池热学特性不具有稳定性,会对运行中的锂离子电池造成不同程度的影响。相应地,下面便是锂离子电池温度区间结构示意图。

锂离子电池温度区间结构示意图

二、大容量锂离子电池储能系统的热管理技术

1、大容量锂离子电池的热管理技术研究现状

当下,在大容量锂离子电池储能系统方面,应用到热管理系统中的热管理技术并不单一,比如,以相变材料为基点的热管技术,可以将其称之为相变冷却;以液体为媒介的热管技术,可以称之为液冷,不同类型的热管理技术对应用环境温度、产热率都有着不同层次要求。以“以空气为媒介的热管技术”为例,其在实际应用中的优势作用并不单一,比如,应用成本不高,系统设备检修维护难度系数较低,该热管技术在较低产热率的环境中应用较多。当下,在研究方面,空气流量、锂离子电池内部布局等都是研究的重要方面。研究者从大容量锂离子电池在车辆等方面应用现状,结合汽车类型、性能以及锂离子电池应用中热学特性动态变化、故障发生几率等,对以空气为媒介的热管技术进行了不同层次的研究。比如,在实际应用过程中,各类型大容量锂离子电池的间距、空气流量、温度分布情况三者之间的关系,在仿真实验作用下,发现如果大容量锂离子电池运行过程中空气流量固定不变,锂离子电池温度、间距二者有某种联系,电池间距增大的同时温度也会升高,电池温度分布具有较高的均匀性。同时,在大容量锂离子电池温度分布方面,空气流向也会对其产生较大的影响,如果空气流向不变,空气进出口位置的大容量锂离子电池温差比较大。相应地,下面是部分具有代表性热管技术具体化特征。

2、大容量锂离子电池储能系统的热管技术应用研究现状

在大容量锂离子电池实际应用中,温度是一大关键性影响因素,这和热管理系统紧密相连,是将温度实时控制在规定范围内的关键点,也就是说,做好热管技术研究工作至关重要。在优化大容量锂离子电池储能系统设计、应用方面,研究者需要从多个方面入手把握热管技术研究现状以及应用情况,针对研究、应用两个方面存在的问题,结合热管理技术研究重点与难点,优化开展的研究工作。针对这方面,研究者结合大容量锂离子电池热学特性以及热管理技术研究情况,深入探究了热管技术在大容量锂离子储能系统方面应用研究情况,从大容量锂离子电池结构参数入手,探究了其对电池温度、风压等影响,明确了运行中该类电池的最佳结构参数。同时,以空气为媒介的热管技术在我国大容量锂离子电池储能系统中应用较多,但在车辆方面,以液体媒介的热管技术应用也频繁化,比如,纯电动车,比亚迪宋DM、特斯拉。以“特斯拉的Roadster纯电动汽车”为例,其液冷系统采用的是基于双向流动的流场设计,冷却管道有进出液口,可以有效冷却运行中的大容量锂离子电池,确保温度适中在规定范围内。

三、结语

总而言之,当下,在行业领域发展过程中,科学探索、改进大容量锂离子电池储能系统是研究者关注的重要方面,尤其是热管理设计方面。研究者要多层面把握锂离子电池应用中影响性能的关键性因素,深层次探究作用到大容量锂离子电池储能系统方面的热管技术,深化热管理研究、设计两大方面,确保热管理系统实时发挥多方面作用,提升大容量锂离子电池储能系统整体性能,在车辆等方面应用中有着较高的经济效益。

参考文献

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论文作者:王诗铭

论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期

论文发表时间:2018/10/16

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大容量锂离子电池储能系统的热管理技术研究论文_王诗铭
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