純電動汽車電池熱管理技術(shù)研究進展

楊小平 何偉標 鄧國蘭

(東莞理工學院 化學工程與能源技術(shù)學院,廣東東莞 523808)

在碳達峰、碳中和的時代背景下,汽車行業(yè)也在不斷地轉(zhuǎn)型升級。傳統(tǒng)的燃油汽車在工作的過程中會排放出一些HC、NOx、CO、PM等污染物。隨著環(huán)境問題和能源問題日益突出,新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車是當前低碳經(jīng)濟時代發(fā)展的趨勢[1-3]。如今由于新能源汽車加快普及,純電動汽車是新能源汽車最受歡迎的代表。與傳統(tǒng)燃油汽車相比,純電動汽車由于具有能源利用效率高、近乎零排放的優(yōu)點,能夠有效緩解能源危機和環(huán)境問題。鋰電池因其具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶性、對環(huán)境無污染和能制造成任意形狀等優(yōu)點[4]被廣泛用作電動汽車的動力電池,然而磷酸鐵鋰電池的工作溫度通常在0～60 ℃之間,三元鋰電池的低溫溫度可以達到-20 ℃,超過這個溫度范圍,輕則會降低純電動汽車的性能,重則會影響到汽車電池的使用壽命,極端的情況還會引發(fā)爆炸等事故[5],給消費者的安全帶來了威脅。因此,對純電動汽車的電池進行熱管理成為迫切需求,如何對純電動汽車的電池進行高效的熱管理是目前研究的熱點。

1 電動汽車電池組產(chǎn)熱分析

鋰電池工作時,在電池的內(nèi)部會發(fā)生化學反應(yīng)從而產(chǎn)生電,而其中的化學反應(yīng)也很復雜,一般地,可以將鋰電池的發(fā)熱量分為四部分:焦耳熱Qj、極化熱Qp、反應(yīng)熱Qr、分解熱Qs。美國加州大學Bernadi從兩個方面入手——熵增反應(yīng)原理和鋰離子電池內(nèi)阻[6],同時假設(shè)電池是均勻熱源且熱源穩(wěn)定,反應(yīng)熱和極化熱都被視為不可逆反應(yīng),得到鋰離子動力電池的生熱速率來估算電池熱源模型。……