锂电池模组液冷并联蛇形流道结构设计及优化

作     者：罗心源 金阳 

作者机构：郑州大学电气与信息工程学院 

出 版 物：《电力工程技术》 (Electric Power Engineering Technology)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：160-169+188页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52322708) 

主　　题：锂离子电池模组 热管理 液体冷却 并联蛇形液冷板 液冷板布置 差异化流速 

摘      要：锂离子电池被广泛应用于化学储能系统，然而由于该电池固有的产热特性，热失控成为了化学储能电站的一大安全隐患。因此优化设计电池热管理系统，有效避免热失控现象，对化学储能系统安全运行至关重要。文中设计了一种兼具串联折返与并联分支结构的新型并联蛇形流道液冷板，通过仿真实验，研究液冷板流道结构、液冷系统布置、冷却液入口流速对最高温度、温度分布均匀性、进出口压降的影响，以达到优化液冷系统的目的。结果表明，相同冷却液入口流速下，与传统并联流道相比，新型流道的最高温度降低0.284 9 K、模组组内温差降低0.466 3 K,与传统蛇形流道相比，其进出口压降减小40.18%;基于并联蛇形流道液冷板，液冷系统的最佳布置方案为冷却液二分口注入+液冷板交错布置；不同液冷板流速差异化设置，即两侧液冷板入口流速设定为0.1 m/s,居中液冷板入口流速设定为0.2 m/s,较四板保持相同流速为0.2 m/s的方案，电池模组组内温差降低13.62%,列间温差降低82.59%,能耗降低44.87%,达到“降本增效的优化效果。合理的流道结构、交错的液冷板布置以及差异化的入口流速设计可以优化电池模组的液冷系统，增加电池模组运行的安全性。