复合相变材料应用于锂离子电池组散热的研究

刘业凤，王雨晴，余军

（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）

0 引言

全球性能源危机及环境污染等问题愈来愈受到人们重视，新能源汽车及其相关技术的发展可以缓解资源短缺和改善环境污染问题，在能源结构革新中具有重要的地位[1]。近年来新能源汽车市场蓬勃兴起，动力电池作为纯电动汽车的核心部件，对其性能及安全性的要求越来越高[2]。目前多选择较高比能量的高镍正极材料（LiNixCoyM1-x-yO2，M=Mn/Al，x＞0.6）的锂离子电池，高能量密度的锂电池很大程度上提升了纯电动汽车的续航里程，但车辆实际行驶工况及热负荷会影响动力电池温度波动[3-4]，增加了电池模块热失控风险，给电池热管理带来新的挑战[5]。文献[6-10]总结了电池热管理要求，电池单体保持在最优温度范围内（25～45 ℃），电池模块的温差较小（<5 ℃），系统结构简单、轻量化，系统能耗少及安全性和稳定性高。

2000年，芝加哥伊利诺伊理工学院的AL-HALLAJ等[11]提出应用相变材料（Phase Change Materials，PCM）的新型热管理系统模型，利用相变材料相变时吸热温度基本不变这一特点控制电池温度，并通过实验验证了相变材料应用于电池热管理的可行性[12]。文献[13-16]中对PCM强化传热进行了研究，主要强化方法为添加高导热材料、微胶囊化封装、扩展受热面，添加的高导热碳基材料包括膨胀石墨（Expanded Graphite，EG）、碳纤维、石墨烯和碳纳米管。黄菊花等[17]结合几种高导热材料制备了复合相变材料并进行热物性测试，结果表明比原石蜡/EG相变材料渗漏率降低了83.1%，热导率提高了2.69倍，并验证了其对于电池模块的散热有效性。……