相變材料冷卻技術(shù)在18650鈦酸鋰電池?zé)峁芾碇械膽?yīng)用研究.pdf

1、伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)能源的嚴(yán)重消耗引起世界各國的重視。交通行業(yè)作為傳統(tǒng)能源的消耗大戶，在環(huán)保節(jié)能方面具有巨大潛力。因此，以動力電池作為動力源的電動汽車應(yīng)用而生。然而，動力電池在使用過程中，容易出現(xiàn)溫度過高或者過充等情況，這將造成電池性能嚴(yán)重衰退，甚至出現(xiàn)熱失效的安全隱患。本文以圓柱形18650鈦酸鋰單體電池作為研究對象，通過過充實驗研究高溫對電池性能的影響，再采用復(fù)合相變材料(PCM)對電池進(jìn)行熱管理，改善和提高電池的綜合性能

2、。實驗結(jié)果如下:
　　(1)研究大功率過充至電池最高溫達(dá)到87℃后，電池性能與溫度的關(guān)系。通過充放電測試，過充后的18650鈦酸鋰電池的電化學(xué)性能出現(xiàn)嚴(yán)重衰退現(xiàn)象。電池內(nèi)阻增大，導(dǎo)致比容量明顯下降，電流密度越高，下降程度越明顯，電池5C放電時基本沒有儲電能力。過充電池的熱效應(yīng)明顯變差，升溫速率也明顯高于正常電池。高溫環(huán)境下，3C放電時過充電池表面最高溫度和溫升分別達(dá)到了57.46℃和19.11℃，超過了電池合理的工作溫度和正常溫升

3、范圍。過充電池性能嚴(yán)重衰退可以歸結(jié)為兩個原因:1）過充造成電解液氧化分解后使得電池內(nèi)阻增大;2）過充時的熱失效使得電極材料的納米形貌和微晶結(jié)構(gòu)均受到一定程度的破壞，造成電池儲電能力的二次下降。
　　(2)根據(jù)石蠟的相變潛熱和相變溫度范圍等特點(diǎn)，按照石蠟、石墨和活性炭四種不同比例(20∶5∶0、20∶4∶1、20∶3∶2、20∶2∶3)制備成石蠟/石墨/活性炭復(fù)合相變材料板。DSC以及導(dǎo)熱系數(shù)的測試結(jié)果表明，活性炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％時，

4、復(fù)合相變材料板的相變潛熱為155.2J·g-1，比石蠟/石墨復(fù)合相變材料提高了13.20％，導(dǎo)熱系數(shù)為5.591W·m-1·K-1，成本較石蠟/石墨復(fù)合相變材料降低了8.7％。
　　(3)將石蠟/石墨/活性炭以20∶4∶1的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)合，壓制成環(huán)形用于18650鈦酸鋰電池?zé)峁芾?。通過分析PCM冷卻和空氣自然冷卻的鈦酸鋰電池的循環(huán)測試結(jié)果可知，自然空氣冷卻電池電化學(xué)性能衰退比PCM冷卻電池明顯，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，這種現(xiàn)象更顯著。