基于电芯温差优化的热管理设计

秦 波，肖 鹏，阎明瀚，徐宇虹，江吉兵

(惠州亿纬锂能股份有限公司，广东惠州516000)

锂离子电池的安全性与温度密切相关，过高或过低的温度都会影响其性能。电芯在充放电过程中由于发热会导致自身温度的升高，且随着充放电倍率的增加，温升速率也会增加。电芯长期工作在较高温度状态下会极大缩短使用寿命。当电芯温度超过某一阈值时会带来热失控的风险，导致电池冒烟和起火以致危及生命安全[1]。为了降低电芯的最高温度，通常采用液冷方式来带走电芯产生的热量，降低电芯自身的温升。由于电芯受到空间尺寸、材料性质及其他零部件的影响，导致电芯本体会存在温差；而电芯主要是通过锂离子在正负极之间嵌入和脱出来实现充放电的目的，温差会导致电芯内部材料的活性物质的不一致性，从而直接影响电芯的容量以及充放电等性能，继而影响车辆的续航里程[2]。

对电芯温差的研究分为不同的领域，如针对组成电芯的结构件，通过对极耳、正负极材料、隔膜和电解液等相关参数的优化来实现优化电芯温差的目的[3-5]；或是从模组层面，针对电芯间的温差，考虑从端板、电芯间和电芯底部导热胶、冷板厚度，流道优化等方面优化电芯间温差[6-8]。本文主要研究在液冷条件下，电芯在冷却方向上的温差优化，与上述温差研究不同的是，主要从传热学的角度，研究其他宏观因素对温差的影响，从而实现设计优化的目的。

1 设计思路

电芯的温差有沿厚度方向的温差以及垂直厚度方向的温差。……