三元软包装锂离子电池热特性实验

发布时间：2021-04-12 10:09

　　以24 Ah、3.65 V三元软包装锂离子动力电池为研究对象,对电池单体不同工况充放电热特性、电池模块散热方案及基于液体的电池包热管理系统进行研究。随着充放电倍率增大和环境温度的降低,电池发热功率增大,温升显著增加;电池模块散热设计中,采用电池侧边散热的质量轻、成本低,相比于采用大面散热,充放电温升和纯冷却温差分别降低2.1℃和0.5℃;采用液体热管理的电池包具有良好的热特性,-20℃低温加热,温差为7.9℃,温升速率为0.52℃/min,40℃下1.5 C快充,最高温度为47.9℃,最大温差为3.9℃。 

【文章来源】：电池. 2020,50(05)北大核心CSCD

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【部分图文】：

电池单体温度传感器布置位置

电池模块是电动车辆电池包的重要组成单元，由电池单体通过一定的串并联方式连接而成。电池模块的散热结构设计对电池包的热管理性能具有重要作用。在大倍率充放电的过程中，电池产热功率较大，如果得不到有效疏散，会导致电池温度持续升高，造成使用性能下降和寿命损耗，严重时会发生热失控。以24 Ah三元软包装锂离子电池为研究对象，电池单体以3并8串连接方式组成电池模块，设计两种不同的散热方案，t1、t2、t3分别为3个采温点，采用T型热电偶(上海产)，如图2所示。方案一、二如图2所示，在两只单体电池大面之间设置散热板，电池产生的热量通过散热板传导至冷却系统。由于软包装电池单体四周存在封印边，电池底部无法与散热板形成良好接触，产生的热量先横向传导至散热板，再由散热板纵向传导至导热垫，然后传导至液冷板，最终被循环液通过对流换热带走。方案二在单体电池之间不设置散热板，在电池底部和液冷板之间填充导热硅脂。产生的热量直接纵向传导至导热硅脂，再传导至液冷板，最后被循环液通过对流换热带走。

目前，基于液体电池包热管理系统在国内外车企得到广泛应用。以3并92串电池包(包括3个3并16串模块、2个3并18串模块和1个3并8串模块)为研究对象，根据液冷系统设计开发流程如图3所示，设计一款软包装锂离子电池包热管理系统，主要包括液冷板、管路系统、导热硅脂和隔热垫。如图3所示，液冷板和管路系统构成液体循环回路，导热硅脂主要填充液冷板和模块接触缝隙，隔热垫起到隔绝液冷板和电池箱体之间的热量传递，减小热量散失的作用。实验测试系统主要包括LR8431-30数据采集系统、SDJ514A步入式高低温箱(重庆产)、BTS2000-800V/4×125A/4×100k W大功率充放电机(襄阳产)和LK3500冷却水循环机(北京产，温度范围5～60℃，流量范围2～25 L/min)。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池高温热模拟及热行为[J]. 黄文才,胡广地,张琦,周鹏凯.  电池. 2018(06)
[2]某三元材料锂离子电池低温性能研究[J]. 郎春艳,罗卜尔思.  机械与电子. 2016(05)
[3]电动车用锂离子电池低温性能研究[J]. 雷治国,张承宁,李军求,范广冲,林哲炜.  汽车工程. 2013(10)



本文编号：3133119