基于相变材料的圆柱形锂离子电池热管理系统研究

发布时间：2024-02-26 14:48

　　由于人类社会发展进程中对化石燃料的依赖,当前世界各国面临着能源短缺以及化石燃料燃烧带来的全球变暖、大气污染、酸雨等一系列环境问题,并逐渐开始思考人类与化石能源的关系,电化学储能电站和新能源汽车行业得以迅速发展。锂离子电池作为目前最理想的动力源之一而备受关注,但锂离子电池也因为存在热稳定性差,易引发火灾爆炸事故的缺陷。因此,一个高效、低成本、重量小的且能将电池温度和温度均匀性控制在最佳范围内的电池热管理系统十分重要。相变材料热管理系统相比于空冷、液冷、热管热管理系统,具有结构简单、形状适应能力强、高潜热等优点,不仅能在电池正常工作时提高电池组温度均匀性,也能用来防止热失控传播。本文结合实验和数值模拟两种研究方法,对基于石蜡/膨胀石墨复合相变材料的锂离子电池热管理系统在相变温度、放电倍率、电池排列方式、电池间距、对流换热系数、膨胀石墨质量分数等不同变量下的热管理性能进行分析,并提出一种耦合优化算法和数值模型的优化方法对电池相变材料热管理系统进行优化设计。本文研究工作可为相变材料在实际锂离子电池热管理系统中的应用提供参考。由于前人关于相变温度的选择暂未得出一个较统一的结论,加上目前还没有通用...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电池组热管理技术
        1.2.2 基于相变材料的电池组热管理技术
    1.3 前人研究不足与本文研究目的
    1.4 本文研究内容与章节安排
第2章 实验仪器与数值模拟方法
    2.1 实验仪器介绍
        2.1.1 差示扫描量热仪
        2.1.2 充放电循环仪
        2.1.3 数据采集系统
        2.1.4 马弗炉
        2.1.5 恒温鼓风干燥箱
        2.1.6 恒温水浴锅
        2.1.7 其他实验装置和材料
    2.2 数值模拟方法
        2.2.1 模拟软件
        2.2.2 电化学-热耦合模型
    2.3 本章小结
第3章 相变材料热管理性能的实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验介绍
        3.2.1 复合相变材料制备
        3.2.2 实验方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 相变材料热物性
        3.3.2 自然对流系统与相变材料热管理系统性能对比
        3.3.3 放电倍率的影响
        3.3.4 相变温度的影响
    3.4 本章小结
第4章 成组结构对热管理性能影响的模拟研究
    4.1 引言
    4.2 数值建模
        4.2.1 模型几何
        4.2.2 模型参数
        4.2.3 模型验证
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 电池排列方式的影响
        4.3.2 电池间距的影响
        4.3.3 传热过程分析
    4.4 本章小结
第5章 基于相变材料的热管理系统模拟优化研究
    5.1 引言
    5.2 单参数优化
        5.2.1 电池间距的优化
        5.2.2 对流换热系数的优化
        5.2.3 膨胀石墨质量分数的优化
    5.3 多参数优化
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 工作不足与未来展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3911536