PCM-泡沫金属应用于航天器锂电池热管理的传热分析

作     者：杨兴平 彭浩 胡芬芬 严伟杰 

作者机构：上海海事大学航运仿真技术教育部工程研究中心 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：上海市自然科学基金项目(19ZR1422300) 

摘      要：为解决太空锂电池组工作时高温和大温差导致电池不可逆衰变和寿命缩短的问题，本文通过数值模拟的方法探究PCM-泡沫金属在航天器锂电池热管理系统的传热特性；研究了重力水平、泡沫金属孔隙率、电池间距和电池放电倍率对锂电池组冷却性能的影响。结果表明：基于PCM-泡沫金属的航天器锂电池热管理系统的冷却效果随着重力加速度的上升而增强，泡沫金属孔隙率和电池间距对热管理效果的影响并非呈线性关系，适当的降低泡沫金属孔隙率和电池间距可提高热管理系统的冷却性能；电池组表面温度和温差随着放电倍率减小而降低，该方案在低倍率放电下的电池热管理系统中展现出优异的冷却性能，在1 C放电倍率下，可使电池组整体温度保持在300 K左右，其温差小于1 K。该研究结果可以为太空中航天器移动式储能设备中的高能量密度锂电池，提供低耗能高效冷却方案作理论基础。