热管与相变材料相结合的锂电池热管理研究
Veröffentlicht in 2016
引言 采用相变材料的汽车电池热管理技术已经被广泛研究，利用相变材料的相变潜热对电池进行温控，能有效降低电池高倍率工作条件下的电池温升，提高温度均匀性[1,2]。热管作为一种高导热，紧凑型，形式灵活的换热器件，也被用于电池热管理之中[3,4]。本文针对相变材料与热管相结合的换热结构，对该结构的换热特点，以及对影响该结构换热效果的相关参数进行了数值模拟研究。
COMSOL Multiphysics® 的使用 利用 COMSOL Multiphysics 中的电化学模块和传热模块，建立了二维的电池-热管-相变材料“三明治”结构（图1）。电池部分采用了热-电化学耦合的电池产热模型，热管采用了三层结构的烧结热管模型。
结果 对于耦合换热模块而言，热管冷端的散热情况和相变材料的厚度对模块的换热效果影响较大。如图2所示，电池的温度随着热管冷端换热系数的提高而下降，温度下降并非线性，在换热系数较小的区域，温度下降更快。与此同时，由图3，相变材料区域的温度随换热系数的增加变化较小，但相变材料的固液相变比率随着换热系数的提高迅速下降。
结论 对于热管与相变材料相结合的散热结构，热管冷端的散热情况对模块的换热效果影响最大，当热管冷端散热受阻时，相变材料的储热作用将明显提高。
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