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锂电池循环充放电过程热管理实验1.pdf

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资源描述

1、第 37 卷第 4 期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.4 Vol.37 2023 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug.2023 文章编号:1003-9015(2023)04-0552-08 锂电池循环充放电过程热管理实验1 周东波1,2,杨 亮1,2,刘道平1,2,胡尚尚1,2(1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)摘 要:针对动力电池充放电过程积热问题,以动力锂电池(18650 型)为研究对象,在 25、3

2、0 和 35 恒温环境中,研究自然风冷、强制风冷和相变材料冷却 3 种方式对电池在 1、2 和 3 C 倍率放电时散热性能的影响。研究结果表明,自然风冷下,电池温度随环境温度和放电倍率的增加而上升,且在 35、3 C 放电倍率时表面最高温度达到 86.45,最大温升速率达到 20.6 min1;1 和 3 ms1风速下,温度分别下降 31.29%和 32.61%,且 3 ms1风速时的温升速率下降至 6 min1以下;相变材料在电池多次循环充放电过程中,对电池冷却效果最稳定,降温效果最佳,最高温度低于 50,表面温差小于 3,且温升速率降低至 3 min1以下。研究结果对动力电池充放电过程热管

3、理具有一定指导意义。关键词:锂电池;热管理;温升速率;相变;循环 中图分类号:TM912 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-9015.2023.04.005 Experimental study on thermal management of lithium batteries during charge-discharge cycles ZHOU Dongbo1,2,YANG Liang1,2,LIU Daoping1,2,HU Shangshang1,2(1.School of Energy and Power Engineering,University

4、of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China;2.Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering,Shanghai 200093,China)Abstract:In order to address heat buildup issues during power battery charge and discharge,18650 batteries were used to study heat di

5、ssipation effects of natural air cooling,forced air cooling and phase change material cooling at 1,2 and 3 C discharge rates under 25,30 and 35.The results indicate that the cell temperature increases with the increase of ambient temperature and discharge rate under natural air cooling.The maximum s

6、urface temperature reached 86.45 and the maximum temperature rise rate was 20.6 min1 at 35 and 3 C discharge rate.The temperature dropped by 31.29%and 32.61%under 1 and 3 ms1 wind speeds,respectively.The rate of temperature rise dropped to less than 6 min1 at 3 ms1 wind speeds.Moreover,the phase cha

7、nge material showed the best consistence and effectiveness.The peak temperature was less than 50 and the surface temperature difference was less than 3 with temperature increase rate less than 3 min1.The results are helpful in guiding thermal management of power battery charging and discharging proc

8、esses.Key words:lithium batteries;thermal management;temperature rise rate;phase change;circulation 收稿日期:2022-06-05;修订日期:2022-10-29。基金项目:国家自然科学基金(52176015,51606125)作者简介:周东波(1997-),男,河南驻马店人,上海理工大学硕士生。通信联系人:杨亮,E-mail: 引用本文:周东波,杨亮,刘道平,胡尚尚.锂电池循环充放电过程热管理实验 J.高校化学工程学报,2023,37(4):552-559.Citation:ZHOU Dong

9、bo,YANG Liang,LIU Daoping,HU Shangshang.Experimental study on thermal management of lithium batteries during charge-discharge cycles J.Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities,2023,37(4):552-559.第 37 卷第 4 期 周东波等:锂电池循环充放电过程热管理实验 553 1 前 言 随着汽车行业的快速发展,满足能源短缺和环境友好的新能源汽车自问世以来得到人们的青睐1-2。常见

10、动力锂电池(18650 型)具有容量密度大、寿命长、内阻小、安全性能高、使用范围广等特点,被人们应用到新能源汽车电源设备领域3-4。动力电池在充放电过程中,尤其是放电过程产生大量热量,当热量无法快速地传递到外界,会导致电池出现热失控现象5-6,甚至发生自燃、爆炸等安全问题7。锂电池高效工作温度范围为 2050 8,温度过高会恶化动力电池的性能,并增加内阻,这会导致电池性能下降和使用寿命缩短9。因此,合理有效的电池热管理系统对动力电池安全高效的工作十分重要。常见的电池热管理系统可分为主动冷却和被动冷却,主动冷却包括强制风冷和液冷,被动冷却包括自然风冷及相变材料冷却等。风冷可以分为串行和并行 2

11、种方式10-11,虽然风冷成本低,结构简单,但是存在散热不足、均温性差等缺点12-13。相变材料(phase change materials,PCM)冷却是通过相变过程中吸收或释放大量潜热来控制电池温度,该冷却方式结构简单、无噪声、无额外能耗,降低电池温度的同时也能提高电池的热均匀性14-16。基于以上散热方式,众多学者通过实验或模拟的方法来验证或改善散热效果。李悦等17探究风冷下 18650 型磷酸铁锂电池的产热情况,结果发现,随着放电倍率的增加,产热区域以正极产热和隔膜产热为主,产热类型以欧姆热为主,3 C 放电时欧姆热占总产热的 72.43%。沈嘉丽等18论述了环境温度与放电倍率对锂电

12、池放电过程温度影响。Al-Hallaj 等19-20通过数值模拟和实验的方法,在近似绝热的条件下,电池被相变材料包裹后的温度降低约 8。Duan 等21采用加热棒模拟电池,使用相变材料设计 2 种方式包裹电池,结果发现,与自然风冷相比,包裹相变材料能使加热棒温度降低 30。相变材料冷却与不同风速冷却结构都较简单,因此锂电池在循环充放电的过程中,以不同风速或 PCM 对电池冷却时的温升特性得到了研究。本研究针对 18650 型动力锂电池(以下称电池)自身的结构与产热特点,考虑到电池通常工作环境,通过改变放电倍率(1、2、3 C)和环境温度(25、30、35),研究不同散热方式(自然风冷、强制风冷

13、、PCM)冷却对电池单体循环充放电过程中温升特性的影响,并对多组循环充放电实验结果作 Error-bar 图,分析不同工况下实验结果的变化规律。2 实验部分 2.1 实验材料与设备 实验所用电池为 18650 型锂电池,其直径为 18 mm,高为 65 mm,额定容量为 2 600 mAh,额定电压为 3.7 V,截止充电电压为 4.2 V,截止放电电压为 2.5 V。相变材料采用低温石蜡,相变区间为 4648。实验装置流程如图1 所示,主要包括恒温槽(ME/FP50)、电池充放电仪(ZKE EBC-A10H/EBD-A20H)和安捷伦(Agilent)34972A 数据采集仪。采用 K 型热

14、电偶测量电池温度,测量精度为0.01。通过调节直流电源电压控制调节风扇风速。2.2 实验过程 电池表面温度测点,分别为图 1 中正极处的 1 点、中间的 2 点和负极处的 3 点。因 1 和 3 测点温度数据差异较大,本研究只对这 2 个测点的温度数据进行分析。在实验过程中,先对电池进行一次充放电,确保电池的各项性能参数准确,排除实验前带来的误差。将电池单体置于恒温环境中 30 min,使其表面温度与恒温环境温度相同;设置充放电程序,以 1 C 恒流充电,充电结束后立即以 1 C 恒流放电至截止电压;改变环境温度am(25、30、35)和放电倍率Q(1、2、3 C)重复试验。每次实验共有 20

15、 次充放电循环,5 次循环为一组,每组之间静置 30 min,共 4 组。在恒温环境中分别采用自然风冷(速度 u=0 ms1)、强制风冷(u=1、3 ms1)、PCM 对电池进行散热,检测并记录电池温升数据。图 1 实验装置流程图 Fig.1 Schematic diagram of the experimental setup Data loggerCharge and discharge deviceComputerLi-ion Tt AV1 2 3 Thermostatic bath 554 高 校 化 学 工 程 学 报 2023 年 8 月 3 结果与讨论 3.1 锂电池在自然风冷工

16、况下的温度特性 在不同放电倍率和环境温度下,以自然风冷对电池散热,测得电池的温度变化数据,包括温度()、温升速率/t(min1)、测点 1 最高温度1()与测点 3 最低温度3()的温差13。以放电倍率 3 C、环境温度 30 为例(见图 2),图中 C1,C2C20为锂电池 20 次循环充放电过程,从图中可以看出,每组温度曲线中的高峰温度随时间t(min)的延长呈现逐渐递减趋势,主要原因是每组实验电池连续充放电,且得不到恢复,导致电池容量逐渐减小。放电初期,/t 骤升;放电后期,测点 1 处的温度上升至整个充放电过程的温度峰值;13随着时间变化具有相对应的变化趋势。选取电池第一次循环的充放电

17、进行分析。不同风冷工况下(u=0、1、3 ms1)电池温度特性如图 3所示,当 u=0 ms1时,不同环境温度、同一放电倍率下1和3的温度变化随时间变化趋势相似。当电池以 1 C 放电时,其温升速率先减小后增大(见图 3(a)。这是因为电池放电倍率小,其放电前期产热少,内部温度低,Li+移动缓慢,导致内阻较大,造成内部产热量急速增加,进而表现出表面温度快速上升。随着放电过程的进行,电池内部温度上升,Li+移动速度加快,内阻逐渐减小,温升速度减小。到达电池放电后期时,Li+转移到正极的数量达到极限,Li+移动困难,导致内阻急剧增加,电池内部快速产热,其表面温度也急速上升。针对以上现象,李悦等17

18、、沈嘉丽等18进行相应的论述。此外,电池的最高温度max及最大温差(13)max随着放电倍率的增加不断上升。在 2 和 3 C 放电倍率下,电池最高温度分别为 65.72 和 75.23,均超过了其安全工作温度;而此时最大温差分别为 15.76 和13.50,温差减小的原因是高温促进电池内部传热。环境温度 35、3 C 放电工况下,电池最高温度达到了 86.45。对比图 3(d)、(e)和(f)可以发现,当 u=0 ms1时,同一环境温度下,电池表面最大温升速率(/t)max(min1)随着放电倍率的增加而快速上升;2 和 3 C 放电倍率下,(/t)max随着环境温度的增加有缓慢增长,且放电

19、倍率越大,涨幅越大;当 Q=1 C 放电时,环境温度为 25 下的(/t)max较高,这是因为环境温度与放电倍率都较低。因此,为保证锂电池在高倍率放电工况下持续、安全且高效工作,需强化其散热方式。30507090-20-1001020050010001500200025003000350040004500051015C16C17C18C19C20C11C13C14C15C12C7C9C6C10C8C5C4C3C2C1 t/min图 2 30 环境温度下锂电池 3 C 放电时的循环充放电温度特性 Fig.2 Temperature characteristics of lithium batte

20、ry during cyclic charge/discharge at 30 and 3 C 1 3 1/t 3/t /(13)/t /(min1)第 37 卷第 4 期 周东波等:锂电池循环充放电过程热管理实验 555 3.2 锂电池在自然风冷与强制风冷工况下的温度特性 从图 3(a)中可以看出,1 C 放电倍率下,电池在 3 个风速(u=0,1,3 ms1)时的最高温度分别为 42.52、34.01 及 33.57,温度下降了 8.51、8.95;2 C 时,温度下降了 26.39、26.7;3 C 时,温度下降了25.53、27.26。此外,以 u=1、3 ms1对电池进行风冷时,其最

21、高温度均降到 50 以下。在图 3(b)中,当放电倍率为 3 C 时,锂电池最高温度分别为 82.63、55.32 和 55.31;从图 3(c)中可以看出,2 C 放电倍率下,最高温度分别为 76.93、51.25、50.28,3 C 放电倍率下,最高温度分别为 86.45、59.40、58.26。由以上数据可以发现,当放电倍率和环境温度过高时,电池温度仍超过 50。与 u=0 ms1相比,u=1、3 ms1的散热方式可以有效遏制电池温升速率(见图 3(d)。增大风速能够有效降低电池的温升速率,且放电倍率越高,效果越明显;但随着风速的增加,温升速率下降幅度不太明显。此外,1 C 放电倍率下对

22、应的规律与 2 和 3 C 不同,这是因为 1 C 放电倍率下电池产热少,当环境温度为 25 时,即使增大风速,但带走的热量相差不大。对比图 3(d)、(e)和(f)可以发现,随着环境温度的升高,u=1、3 ms1下电池温升速率几乎保持不变;但在 u=0 ms1工况下,温升速率先降低后稍微增加,1 1 1 3 3 3 图 3 不同风冷工况下锂电池温度特性 Fig.3 Temperature characteristics of lithium batteries under different cooling conditions(b)temperature rise process(am=3

23、0)(c)temperature rise process(am=35)(a)temperature rise process(am=25)1 C2 C3 C0510152025Discharge rate u=0 ms1u=1 ms1 u=3 ms1 /(min1)t ()max 0501001502002503003504002030405060708090100 t/min u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=

24、2 C u=3 ms1,Q=3 C u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C 0501001502002503003504002030405060708090100t/min u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q

25、=2 C u=3 ms1,Q=3 C u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C 0501001502002503003504002030405060708090100t/min u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,

26、Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C u=0 ms1,Q=1 C u=0 ms1,Q=2 C u=0 ms1,Q=3 C u=1 ms1,Q=1 C u=1 ms1,Q=2 C u=1 ms1,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C 3.12.93.79.75.5 5.14.4 3.7 16.4 1 C2 C3 C0510152025Discharge rate (e)maximum temperature rise rate(am=30)u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 1.6 2.8 3.7 10.7 4.4 3.7

27、17.46.05.2 /(min1)t ()max 1 C2 C3 C0510152025Discharge rate (f)maximum temperature rise rate(am=35)u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 20.6 /(min1)t ()max /(d)maximum temperature rise rate(am=25)1.82.93.810.84.4 4.1 5.8 5.3556 高 校 化 学 工 程 学 报 2023年8月 说明适当的环境温度能够有效降低电池温升速率。同一风速下,随着放电倍率的增加,散热能力有限;同一放电倍率下,随着风速的增加,

28、降温效果逐渐减弱。因此,增大风速可以降低电池最高温度且减缓温升,但随着风速的增加,降温效果逐渐减弱,当环境温度过高或电池放电倍率较大时,电池温度仍超过 50,所以需要寻找其他散热方式,强化电池散热。3.3 锂电池在强制风冷与 PCM 冷却工况下的温度特性 随着放电倍率的增加及环境温度升高,通过增加风速无法有效地使电池降温,因此采用 PCM 对电池进行散热,并把其散热效果与 3 ms1风冷对比(如图 4)。图 4(a)中,环境温度 25,2 种散热方式都能使电池最高温度降到 50 以下。随着环境温度的升高,即使当电池放电倍率为 3 C 时,PCM 也能有效降低电池表面温度(见图 4(b)、(c)

29、。采用 PCM 对电池进行散热时,电池的温升曲线斜率变得平缓,当电池温度超过 46 时,其温升曲线出现了一个倾斜度的平台,使电池温度维持在 50 以下,也能保持电池表面温差低于 3。随着环境温度升高和温升速率的增加,PCM 冷却下的平台时长也在增加。图 4 3 ms1风冷和 PCM 冷却工况下锂电池温度特性 Fig.4 Temperature characteristics of lithium batteries under 3 ms1 air-cooling and PCM cooling conditions(c)temperature rise process(am=35)1 C2 C

30、3 C01234567Discharge rate (e)maximum temperature rise rate(am=30)(a)temperature rise process(am=25)1 C2 C3 C01234567Discharge rate 1 C2 C3 C01234567Discharge rate (f)maximum temperature rise rate(am=35)(b)temperature rise process(am=30)(d)maximum temperature rise rate(am=25)u=3 ms1 PCM u=3 ms1 PCM u

31、=3 ms1 PCM /(min1)t ()max /(min1)t ()max /(min1)t ()max 050100150200250300203040506070 t/min050100150200250300203040506070t/min 050100150200250300203040506070t/min u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PCM,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PC

32、M,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PCM,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PCM,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PCM,Q=3 C u=3 ms1,Q=1 C u=3 ms1,Q=2 C u=3 ms1,Q=3 C PCM,Q=1 C PCM,Q=2 C PCM,Q=3 C 3 3

33、3 1 11 /第37卷第4期 周东波等:锂电池循环充放电过程热管理实验 557 图5 锂电池20次循环充放电实验温度特性 Fig.5 Temperature characteristics of a lithium battery under 20 charge-discharge cycles(a,b,c)maximum temperature 1 C2 C3 C30405060708090 Discharge rate(a)temperature(am=25)max/1 C2 C3 C30405060708090 Discharge rate(b)temperature(am=30)ma

34、x/1 C2 C3 C30405060708090 Discharge rate(c)temperature(am=35)max/(d,e,f)maximum temperature rise rate 1 C2 C3 C048121620 Discharge rate(d)temperature rise rate(am=25)1 C2 C3 C05101520 Discharge rate(e)temperature rise rate(am=30)1 C2 C3 C05101520 Discharge rate(f)temperature rise rate(am=35)(g,h,i)m

35、aximum temperature difference 1 C2 C3 C0369121518 Discharge rate(g)temperature difference(am=25)(13)max/1 C2 C3 C0369121518 Discharge rate(h)temperature difference(am=30)(13)max/1 C2 C3 C0369121518 (13)max/Discharge rate(i)temperature difference(am=35)u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3

36、ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM u=0 ms1 u=1 ms1 u=3 ms1 PCM /(min1)t ()max /(min1)t ()max /(min1)t ()max 不同实验环境温度中(图 4(d)、(e)和(f),与强制风冷相比,PCM 使电池的(/t)max均有所

37、下降,且受环境温度影响也较小。在 PCM 冷却工况下,当电池放电倍率从 1 C 增加到 3 C 时,温升速率先下降后上升。1 C 放电倍率下,(/t)max较高是因为电池产热少,导致 PCM 几乎未发生相变,主要依靠 PCM 导热对电池进行散热,且 PCM 导热系数较低。当电池以 2 C 放电时,其产热增加,PCM 通过相变大量吸收电池产生的热量,导致电池的(/t)max有所下降。放电倍率达到 3 C 时,电池产热量骤升,PCM 无法快速地吸收电池产热或把吸收的热量散发到周围环境,致使(/t)max有所上升。因此在不同环境温度及放电倍率下,PCM 均可不同程度地控制电池升温,减小电池表面温差,

38、使电池在安全温度范围内工作。3.4 不同散热方式下锂电池多次循环充放电温度特性 图5展示了不同散热工况、不同环境温度及不同放电倍率下锂电池循环实验数据离散程度。从图5(a)、(b)和(c)可以看出,随着实验次数的增加,PCM 冷却工况下的电池最高温度数据波动较小,说明相变材料不仅可以降低电池最高温度,且在多次循环充放电工况下降温效果基本保持不变。从图 5(d)、(e)和(f)可以看出,当 u=0 ms1时,(/t)max随实验次数的增加波动较大,说明自然风冷对电池降温效果不稳定。使用 PCM 对电池散热时,不仅可以降低(/t)max,也可以降低多次实验数据之间的偏差。图 5(g)、(h)和(i

39、)展示了电池多次试验的最大温差,从图中可以看出,当放电倍率过大时,PCM 散热工况下多次实验结果偏差较大,但相比其他散热方式,可以有效降低电池温差。558 高 校 化 学 工 程 学 报 2023年8月 当电池在 35 环境温度以 3 C倍率放电时,高温时段较长,通过改变散热方式来缩短电池高温时长。在放电过程中,超过 45 和超过 50 的时长在每组 5 次循环过程中有递减的趋势,主要原因是电池的容量随着循环次数增加而减少,导致其不能达到原来放电容量,而在每组结束后静置 30 min 后,电池容量能够恢复到原来的 98.31%。如表 1所示,表中,x 为锂电池在相同工况下超过 45 或者 50

40、 的放电时长与总放电时长的比值,增加风速虽然可以改善电池的工作环境,但仍存在超过 50%的放电时长在危险温度之上。而在相变材料冷却工况下,虽然超过 45 的时长比 0 ms1工况下的大,但可以控制电池温度低于 50。此外,电池放电后期会出现一个温度平台,此时 PCM 通过相变潜热控制电池表面温度小于 50。如图 6 所示为锂电池 20 次循环充放电实验高温时长,am=35,Q=3 C,从图中可以发现,增加风速可以缩短电池高温时长,但是多次实验结果偏差逐渐增大。PCM 冷却可以控制电池表面温度在 50 以下,但是此散热方式下超过 45 的时间较长,甚至超过自然风冷下的结果,这主要是因为电池放电前

41、期 PCM 未发生相变,且 PCM 导热系数比自然对流传热系数低。4 结 论 本研究以 18650 型锂电池为研究对象,通过实验探究不同放电倍率和环境温度下,3 种散热方式(自然风冷、强制风冷、PCM 冷却)对锂电池循环充放电过程中散热时的温度变化特性,为锂电池的热管理提供一定参考,结论如下:(1)自然风冷工况下,当锂电池在 35 环境温度中以 3 C 倍率放电时,其表面最高温度达到了86.45;当锂电池在 25 环境温度中以 1 C 倍率放电时,其最大温升速率较高,随着环境温度增加,温升速率有所下降。(2)强制风冷工况下,可以明显降低锂电池最高温度及减缓温升,但当环境温度过高或电池放电速率较

42、大时,锂电池温度仍会超过安全温度,且随着风速的增加,降温效果逐渐减弱。(3)PCM 冷却工况下,锂电池的温升曲线斜率变得平缓,当其温度超过 46 时,温升曲线出现了一个倾斜度的平台,使电池表面温度维持在 50 以下,能够良好地控制电池在循环充放电过程中的温升。在多次循环充放电实验中,PCM 冷却效果也相对比较稳定。(4)增加风速可以缩短锂电池高温时长,但多次实验结果偏差较大;PCM 冷却可以控制锂电池表面温度长时间在 50以下,但由于其导热系数低,导致锂电池超过 45 的时间较长。参考文献:1 蔡周全,路燕涛,白磊,等.我国石油安全现状分析与对策 J.安全与环境工程,2016,23(3):10

43、2-106.CAI Z Q,LU Y T,BAI L,et al.Analysis of the current situation of oil safety in China and countermeasures J.Safety and Environmental Engineering,2016,23(3):102-106.2 白玫.“十四五”时期新能源汽车产业竞争力提升的方向与路径 J.价格理论与实践,2021,4(2):18-24.BAI M.The direction and path of improving the competitiveness of new energy

44、 automobile industry in the period of 14th Five-Year Plan J.Price Theory and Practice,2021,4(2):18-24.表 1 锂电池循环充放电实验高温时长 Table 1 High temperature intervals of lithium battery charge-discharge processes Cooling method The first cycle discharge The 20th cycle discharge 45 50 45 50 t/min x/%t/min x/%t/

45、min x/%t/min x/%0 ms1 14.1988.0313.13 81.4513.57 84.23 12.52 77.711 ms1 13.2173.1012.29 68.1012.13 57.46 10.38 57.463 ms1 12.3271.8310.61 61.8610.09 58.84 8.69 50.71PCM 15.3181.430 0 14.28 75.97 0 0 Cooling method 图6 锂电池20次循环充放电实验高温时长 Fig.6 High temperature intervals of lithium battery after 20 cycl

46、es of charge-discharge processes 0 ms-11 ms-13 ms-1PCM0369121518 0 ms1 1 ms1 3 ms1 PCM discharge time of over 45 discharge time of over 50 t/min 第37卷第4期 周东波等:锂电池循环充放电过程热管理实验 559 3 王峰,甘朝伦,袁翔云.锂离子电池电解液产业化进展 J.储能科学与技术,2016,5(1):1-8.WANG F,GAN Z L,YUAN X Y.Progress in the industrialization of electrolyt

47、es for lithium-ion batteries J.Energy Storage Science and Technology,2016,5(1):1-8.4 薛建军,唐致远.软包装锂离子电池性能研究 J.天津大学学报(自然科学与工程技术版),2004,37(7):655-658.XUE J J,TANG Z Y.Research on the performance of flexible packaging lithium-ion batteries J.Journal of Tianjin University(Natural Science and Engineering T

48、echnology Edition),2004,37(7):655-658.5 李可,陈日豪,马富春.浅谈动力锂电池热管理研究体系 J.时代汽车,2020(14):86-87.LI K,CHEN R H,MA F C.An introduction to the research system of thermal management of power lithium batteriesJ.Time Automotive,2020(14):86-87.6 叶恭然,章学来,郑灵玉.低温环境下电池热管理系统研究进展 J.上海节能,2018(9):698-703.YE G R,ZHANG X L,

49、ZHENG L Y.Research progress of battery thermal management system under low temperature environmentJ.Shanghai Energy Conservation,2018(9):698-703.7 吴伟雄.基于相变材料的动力电池热管理实验及仿真研究 D.广州:广东工业大学,2015.WU W X.Experimental and simulation study on thermal management of power battery based on phase change material

50、s D.Guangzhou:Guangdong University of Technology,2015.8 吴祯利.电动车动力电池热管理与空调系统联合仿真及控制技术研究 D.长春:吉林大学,2015.WU Z L.Joint simulation and control technology of electric vehicle power battery thermal management and air conditioning system D.Changchun:Jilin University,2015.9 李淼林,臧孟炎,谢金红,等.锂离子电池组风冷散热仿真与优化 J.电源

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