基于液冷的锂离子动力电池散热结构优化设计

刘霏霏，袁康，李骏，洪显华，龚阳

（华东交通大学机电与车辆工程学院，江西南昌 330013）

纯电动汽车未来是人类的主流交通工具之一，动力电池是其唯一的动力源[1].而温度是制约动力电池性能的最关键因素之一，其中最高温度和温度一致性左右着电池寿命和续航里程[2].因此，动力电池热管理研究是当下的主要热点之一.锂离子动力电池理想的工作温度范围在25～40 ℃，且电芯单体之间温差不宜超过5 ℃[3].在电池的充放电过程中，模组本身由于化学反应会产生大量的热，如果热量不及时散出而积累在电芯内，会导致模组内部产生较大的温升及单体电芯的温度一致性较差，并由此会引发一系列后果，轻则影响电池的循环次数，重则导致电池热失控甚至引发火灾[4].Liu 等人[5]的实验研究发现，选取一个锂离子电池，并且使用NCM523 作为该电池的正极材料，在53 ℃的环境下做100 次循环后发现，该电池的寿命比之正常的减少了52.8%.Guo 等人[6]使用磷酸铁锂电池做了相关的实验并且对数据进行了对比发现，在30 ℃、50 ℃的环境下分别做50 次的循环，处于50 ℃条件下的电池寿命及容量衰减得更多.李龙飞[7]研究发现电池成组后以同倍率放电，2C 时最高温度比单体放电时高22.68 ℃；电芯温差也达到了9.82 ℃，远高于单体放电时的4.98 ℃.Yuksel 等人[8]研究了磷酸铁锂电池的温度环境对寿命及容量的影响发现，采用强制风冷进行冷却散热后，电池的寿命能提升6%左右.

根据介质的不同电池热管理可区分为空气冷却、液体……