对称蛇形流道锂离子电池冷却性能

作     者：孔为 金劲涛 陆西坡 孙洋 KONG Wei;JIN Jingtao;LU Xipo;SUN Yang

作者机构：江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003 

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

年 卷 期：2022年第11卷第7期

页      面：2258-2265页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21701083) 

主　　题：锂离子电池热管理 液冷 结构设计 蛇形流道 

摘      要：为了解决传统蛇形流道冷却剂流动路径长、压差大、能耗高的问题,提出了对称蛇形流道设计,并采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立其模型。与传统蛇形流道相比,对称蛇形流道的压降降低了42.8%,其原因是通过子流道的设计,降低了子流道中的流量,进而降低了冷却剂的沿程损失。同时,对称蛇形流道的温度均匀性也优于传统蛇形流道。此外,虽然冷却剂沿着流动方向温度越来越高,但是电池在冷却剂流动方向上温度分布却比较均匀,温差较小。由于电池厚度方向过小的热导率,导致电池最大温差出现在该方向。当电池厚度方向热导率增至10.925 W/(m·K)时,电池厚度方向温差远小于冷却剂流动方向温差。电池最大温差也从2.75℃降至1.24℃,下降了54.9%,因此增大电池厚度方向的热导率对电池温度均匀性的提高具有显著效果。本文进一步探讨了冷却剂流量和流道宽度的影响。结果表明:冷却剂流量的增大虽然能够有效降低电池最大温度和温差,但是急剧提升了系统能耗。此外,增大流道宽度对减小流道压降具有显著效果,但对电池温度的影响可忽略。本文提出的对称蛇形流道为锂离子电池热管理系统发展提供了新思路,具有重要的借鉴意义。