发热导热石墨膜在电动汽车电池热管理的应用研究

发布时间：2022-11-05 07:12

　　能源和环境问题的双重压力下,电动汽车的优势日益凸显。锂电池大功率充放电时发热严重,会引发热失控等危险,不利于电动汽车全领域推广。电池组热管理可改善电池性能。开发新型的电池热管理对推动电动汽车发展具有重要意义。本课题基于石墨材料优异的导电、导热性能,分别制备发热膜和高导热膜,并将其应用于电池热管理的低温预热电池和高温散热。设计安全高效的锂离子电池充/放电电路,采用串并联的方式实现了实验室条件下大电流充/放电;测试充/放电电池发热情况,在12-20 A范围内,电池充/放电电流值越大,电池发热越严重,20 A电池放电时,电池最高温度可达40.7℃。制备石墨纳米片（GNP）/聚氨酯（PU）混合浆料,通过成膜法制备复合发热膜,通过改变GNP含量及膜厚度可控制发热膜方阻及电阻率,PU:GNP=10:4制备的发热膜方阻□为100Ω/□,拉伸应变值达52%,抗拉强度为9.05 MPa。将制备的发热膜应用于电动汽车电池预热,结果表明:功率面密度为2000 W/m2加热单体电池可在0.11 h加热电池至20℃,电池相对两侧面设置5000 W/m2发热膜加热电池可在0.24 h内加热电池各部分至0℃,电池温... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的意义和目的
    1.2 电动汽车电池热管理研究现状
        1.2.1 汽车动力电池研究现状
        1.2.2 电动汽车电池发热技术
        1.2.3 电动汽车电池散热技术
    1.3 石墨基发热膜材料
        1.3.1 石墨纳米片
        1.3.2 石墨纳米片制备工艺
        1.3.3 石墨发热膜
    1.4 碳类填料增强复合材料
        1.4.1 碳基复合材料导热机理
        1.4.2 不连续形态碳类填料增强复合材料
        1.4.3 连续形态碳类填料增强复合材料
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 实验材料和测试方法
    2.1 主要原料及化学试剂
    2.2 主要实验仪器设备
    2.3 材料表征测试方法
        2.3.1 差示扫描量热仪
        2.3.2 扫描电子显微镜
    2.4 材料的性能测试
        2.4.1 导热性能测量
        2.4.2 抗拉强度测量
        2.4.3 电阻率和方阻测量
        2.4.4 有限元软件模拟分析
第3章 磷酸铁锂汽车动力电池性能研究
    3.1 引言
    3.2 动力电池充放电方式
    3.3 低温放电性能研究
    3.4 锂电池热效应测试
        3.4.1 电池充电发热情况测试
        3.4.2 电池放电发热情况测试
    3.5 本章小结
第4章 发热膜制备及在电池热管理的应用
    4.1 引言
    4.2 石墨发热膜的制备及表征
        4.2.1 石墨发热膜的制备工艺
        4.2.2 石墨发热膜的性能测试
    4.3 单体电池发热试验及模拟
        4.3.1 单/双面加热电池效果对比
        4.3.2 不同功率面密度加热电池效率对比
        4.3.3 单体电池加热模拟
    4.4 电池模块发热实验及模拟
        4.4.1 加热电池模块方案设计
        4.4.2 底面加热电池模块的功率面密度探索
        4.4.3 不同加热方案的预热效果对比
        4.4.4 改进的电池组加热方案设计
        4.4.5 电池组结构加热电池模拟
    4.5 本章小结
第5章 导热膜制备及在电池热管理的应用
    5.1 引言
    5.2 石墨导热膜的制备与表征
        5.2.1 石墨导热膜的制备工艺
        5.2.2 石墨导热膜的性能测试
    5.3 单体电池散热试验及模拟
        5.3.1 不同材料散热效果对比
        5.3.2 不同层数导热膜散热效果对比
        5.3.3 不同距离导热膜散热效果对比
        5.3.4 不同弯折方式导热膜散热效果对比
        5.3.5 单双面导热膜散热效果对比
    5.4 电池组结构散热试验及模拟
        5.4.1 两种散热电池方式结构设计
        5.4.2 两种散热方式散热效果对比
        5.4.3 电池模块散热模拟
        5.4.4 加热和散热结合的热管理系统
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3702143