电池热管理
作者：饶中浩，张国庆 编著
出版时间： 2015年版
内容简介
在能源危机和环境污染的双重压力下，节能减排已成为全社会共同的责任。发展电动汽车，关键是动力电池。过热、燃烧、爆炸等安全问题一直是动力电池研究的重点。热量的产生与迅速堆积必然引起电池内部温度升高，尤其在高温环境下使用或者在大电流充放电时，可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应，产生大量的热，若热量来不及散出而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧甚至爆炸。论是传统的铅酸电池，还是性能先进的Ni-MH，Li-ion动力电池，温度对电池整体性能都有非常显著的影响。为延长动力电池寿命，提升其电化学性能以及能量效率，必须设计合理的电池热量管理系统，在高温条件下对电池进行散热、低温条件下对电池进行加热或保温，以提升电动汽车整车性能。本书针对国内外电池热管理的研究进展，结合编者近年来的研究成果，分别从基于空气、液体、相变材料等为传热截至的热管理系统出发，对相关技术进行了编著。
目录
前言
第1章绪论1
1.1交通能耗概况1
1.2汽车节能与新能源汽车2
1.3动力电池3
1.4电池热安全5
1.5电池热管理研究进展9
1.5.1电池热管理性能要求与分类9
1.5.2基于耐温电池材料的热控11
1.5.3以空气为介质的电池热管理系统12
1.5.4以液体为介质的电池热管理系统13
1.5.5基于相变传热介质的电池热管理系统13
第2章电池的产热原理及模型15
2.1电池的产热15
2.1.1Li-ion电池产热行为15
2.1.2SEI的分解16
2.1.3电解液分解16
2.1.4正极分解17
2.1.5负极与电解液的反应17
2.1.6负极与黏合剂的反应17
2.2电池产热量与速率计算18
2.3电池热量的扩散19
2.4电池热数学模型20
第3章风冷式电池散热27
3.1概述27
3.2被动式与主动式28
3.3串行通风与并行通风28
3.3.1串行通风方式29
3.3.2并行通风方法31
3.4交替式通风36
3.5电池排列方式37
3.6单体电池结构的影响38
第4章液冷式电池散热40
4.1概述40
4.2被动式和主动式41
4.3直接接触式与间接接触式42
4.4液冷式电池散热效果42
4.5夹套结构液冷系统43
4.5.1系统工作原理43
4.5.2单体电池结构44
4.5.3电池模块结构45
4.6板式液冷系统46
4.6.1单进单出式流道46
4.6.2多进多出式流道47
4.6.3蛇形通道冷板51
4.6.4超薄内斜翅片微通道液冷板54
4.7其他液冷系统56
第5章基于相变材料的电池热管理58
5.1概述58
5.2基本原理59
5.3PCM性能要求60
5.4动力电池的基本类型60
5.5基于PCM散热的圆柱形动力电池系统61
5.5.1电池的热物性测试61
5.5.2单体电池热管理系统模型62
5.5.3PCM导热系数与电池温度变化的关系64
5.6PCM导热系数对方形动力电池的散热影响67
5.6.1基于PCM散热的方形Li-ion电池系统67
5.6.2PCM导热系数对传热的影响68
5.7几种典型的PCM电池热管理系统71
5.7.1PCM/泡沫铝电池热管理系统71
5.7.2PCM/泡沫铜电池热管理系统73
5.7.3PCM/膨胀石墨电池热管理系统74
5.7.4PCM/振荡热管电池热管理系统76
5.8影响系统性能的主要参数76
第6章相变材料的制备与性能78
6.1概述78
6.1.1相变材料热力特性78
6.1.2相变材料分类79
6.2电池热管理用PCM82
6.3PCM强化传热82
6.3.1金属材料对相变材料的强化传热82
6.3.2多孔介质对PCM的强化传热83
6.3.3其他材料对PCM的强化传热86
6.4PCM胶囊87
6.4.1PCM微/纳胶囊的制备方法87
6.4.2PCM微胶囊的强化传热94
6.5PCM的分子动力学模拟97
6.5.1分子动力学模拟的方法与理论97
6.5.2单质烷烃的比热与导热系数98
6.5.3高导热纳米金属粒子在烷烃中的扩散特性102
6.5.4烷烃基相变胶囊传热介质的自扩散特性106
第7章基于热管的电池散热111
7.1概述111
7.2热管冷却基本原理111
7.3热管内流动工质选择112
7.4热管性能要求114
7.5热管的相容性及寿命116
7.6热管的工作条件116
7.7几种典型热管的电池散热管理系统118
7.7.1重力型热管118
7.7.2烧结热管120
7.7.3环路热管125
7.7.4脉动热管127
7.8相变材料与热管耦合散热135
第8章其他电池散热方式138
8.1概述138
8.2微通道换热器空调冷却138
8.3热电制冷141
8.4沸腾冷却144
第9章低温环境电池的加热148
9.1概述148
9.2常规空气加热148
9.3相变材料加热151
9.4电加热152
9.5帕尔帖效应155
9.6其他加热方式157
参考文献159