近日，中國科學(xué)院廣州能源研究所董凱軍研究團(tuán)隊(duì)在鋰電池相變材料液冷復(fù)合熱管理技術(shù)研究方面取得新進(jìn)展。
鋰電池是推動(dòng)我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組件，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域。鋰電池發(fā)熱功率與運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)隨著充放電倍率的提高而顯著增加，高效可靠的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)鋰電池安全運(yùn)行至關(guān)重要。科研團(tuán)隊(duì)提出了一種基于嵌入式相變材料液冷復(fù)合冷板的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（EHCP-BTMS），能夠結(jié)合主被動(dòng)冷卻技術(shù)有效控制鋰電池溫度，并具備良好節(jié)能潛力，為高倍率下鋰電池安全運(yùn)行提供了高效節(jié)能的熱管理解決方案。
圖1 嵌入式相變材料液冷復(fù)合冷板內(nèi)部結(jié)構(gòu)及熱管理系統(tǒng)布置方式
科研團(tuán)隊(duì)建立了考慮相變材料潛熱恢復(fù)性能和流動(dòng)能耗的綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)液冷流道的流形、截面形、截面積、通道數(shù)和波動(dòng)振幅進(jìn)行了全面結(jié)構(gòu)優(yōu)化，基于優(yōu)化后的復(fù)合冷板結(jié)構(gòu)構(gòu)建側(cè)面冷卻的緊湊式電池模組熱管理系統(tǒng)，并提出一種基于時(shí)間的提前關(guān)斷策略，利用多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法(MOGA)，以電池最大溫度、電芯單體最大溫差和液冷系統(tǒng)能耗為目標(biāo)參數(shù)，對(duì)涵蓋液冷運(yùn)行參數(shù)、相變材料性能參數(shù)和關(guān)斷時(shí)間等5個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化。
結(jié)果表明，在最優(yōu)參數(shù)下，電池組3C放電過程中的最高溫度為39.70 ℃，最大溫差為4.90℃，泵耗相比連續(xù)液冷策略降低了80.80%。該研究成果可為高倍率下降低單體電池溫差以及熱管理系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行提供技術(shù)支撐。
圖2 ?(a)多目標(biāo)優(yōu)化前與(b)優(yōu)化后電池模組溫度分布對(duì)比
研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣州開發(fā)區(qū)國際科技合作項(xiàng)目等資助。以上研究發(fā)現(xiàn)已申請發(fā)明專利，相關(guān)成果以Multi-objective optimization of battery thermal management system based on a novel embedded hybrid cooling plate considering time-based early shutdown strategy為題發(fā)表于Energy期刊（第一作者碩士生蔡云翔, 通訊作者孫欽、董凱軍）。
原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.133419
附件下載：