王青松課題組：基于復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究

【引言】

相變材料(PCM-Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過(guò)程稱為相變過(guò)程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。PCM在電動(dòng)車領(lǐng)域的應(yīng)用最早開(kāi)始于2004年，Said Al-Hallaj的研究團(tuán)隊(duì)在采用鋰離子電池的電動(dòng)踏板車的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中使用了一種相變材料。為了證明采用PCM的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，Sabbah等針對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)車中的鋰離子電池組的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分別對(duì)采用風(fēng)冷和PCM材料的兩種熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了模型仿真。此后各種新型的相變材料逐漸被研究人員應(yīng)用到動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)中。

【成果介紹】

王青松等人發(fā)表了一篇題為“Experimental study on the application of phase change material in the dynamic cycling of battery pack system ”的文章。王青松等人采用膨脹石墨、石蠟來(lái)制備復(fù)合相變材料，并將其應(yīng)用到動(dòng)態(tài)充放電循環(huán)的電池組系統(tǒng)中，研究了相變材料（PCM）電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)在動(dòng)態(tài)循環(huán)中的熱性能，詳細(xì)討論了影響PCM系統(tǒng)的幾個(gè)因素，分析熱量積累對(duì)PCM熱管理系統(tǒng)的影響，同時(shí)通過(guò)對(duì)比不同相變溫度的PCM體系的散熱性能，遴選出適用PCM的最佳相變溫度，這些研究結(jié)果有利于推廣PCM在實(shí)際動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中的應(yīng)用。文章中還強(qiáng)調(diào)，PCM系統(tǒng)的冷卻性能優(yōu)于自然對(duì)流系統(tǒng)，特別是在高流速下。在每一循環(huán)步驟中適當(dāng)增加預(yù)留時(shí)間有利于PCM系統(tǒng)的冷卻性能。發(fā)現(xiàn)在3C高倍率時(shí)，相變溫度為45℃的PCM體系的散熱性能最好，并推薦在實(shí)際熱管理系統(tǒng)中使用相變溫度為45℃左右的PCM。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：動(dòng)態(tài)循環(huán)中的PCM系統(tǒng)熱性能測(cè)試裝置。

圖2：?jiǎn)坞姵睾碗姵亟M中測(cè)溫點(diǎn)的位置。

圖3：三種不同相變溫度的復(fù)合相變材料的熱流曲線。

圖4：?jiǎn)坞姵卦诤銐汉头呛銐撼潆妱?dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程中的溫度變化。

圖5：兩種熱管理系統(tǒng)在1 C倍率下的的散熱性能比較。

圖6：兩種熱管理系統(tǒng)在3C倍率下的的散熱性能比較。

圖7：不同放置時(shí)間下電池組中點(diǎn)4的溫度變化。

圖8：在循環(huán)溫度為1℃和3℃時(shí)，三種不同相變系統(tǒng)的最高溫度和溫度均勻性的比較。

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文獻(xiàn)：Yan J, Li K, Chen H, et al. Experimental study on the application of phase change material in the dynamic cycling of battery pack system[J]. Energy Conversion & Management, 2016, 128:12-19.