相變微膠囊的制備及其在鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境污染問題的日益突出，發(fā)展以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車和可再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)是解決能源和環(huán)境問題的重要途徑。動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵核心部件，其性能直接影響到汽車的使用和安全。鋰離子電池因?yàn)榫哂心芰棵芏雀?、工作電壓高、循環(huán)壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的主要電源。但鋰離子電池在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致電池溫度升高以及電池組內(nèi)電池溫度的不均勻，降低電池的循環(huán)壽命，甚至?xí)馃崾Э?。因此，?duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行熱

2、量管理有著重要的意義。論文研究基于相變材料微膠囊的動(dòng)力電池組熱量管理系統(tǒng)及性能，主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，采用原位聚合法制備出以石蠟為芯材，密胺樹脂(MF)為囊壁的相變材料微膠囊。研究了乳化劑的種類、乳化劑的用量、預(yù)聚體滴加速度、芯壁比等因素對(duì)微膠囊性能的影響，并采用差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、激光衍射粒度分析儀等手段檢測微膠囊的儲(chǔ)熱性能、形貌結(jié)構(gòu)、粒徑分布等。研究發(fā)現(xiàn)，采

3、用SMAHNa作為乳化劑，乳化劑用量為10g（與石蠟質(zhì)量一致），乳化轉(zhuǎn)速為1500rpm，預(yù)聚體滴加速度為0.5mL/min，芯壁投料比為4∶1時(shí)，制備出來的微膠囊形貌最好，粒徑分布均勻，微膠囊的包覆率達(dá)到61.59％，相變潛熱為120.30J/g。
　　然后，為了提高相變微膠囊的導(dǎo)熱性能，在第一步最優(yōu)工藝條件基礎(chǔ)上，選用多壁碳納米管(CNTs)作為摻雜材料，對(duì)壁材密胺樹脂進(jìn)行改性，通過原位聚合法制備出壁材摻雜碳納米管的相變微膠囊

4、。采用DSC、TG、SEM和FTIR等手段對(duì)其性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，通過分散性實(shí)驗(yàn)證明了改性后的碳納米管分散性明顯提高，討論了不同CNTs添加量對(duì)微膠囊的表明形貌和熱性能的影響。結(jié)果表明:加入CNTs后，微膠囊的表面變得相對(duì)光滑;隨著CNTs添加量的增加，微膠囊的包裹率和導(dǎo)熱系數(shù)明顯增加，當(dāng)CNTs的添加量為0.15g時(shí)，微膠囊的性能最好，此時(shí)微膠囊的導(dǎo)熱系數(shù)為0.356 W/(m·K)，相變潛熱為141.3J/g，包覆率達(dá)到72.35％

5、，較空白微膠囊包覆率提高了11.75％，同時(shí)微膠囊的穩(wěn)定性也明顯提高。
　　最后，搭建了鋰離子電池?zé)峁芾韺?shí)驗(yàn)平臺(tái)和溫度測量系統(tǒng)，測試了單體電池和電池組在不同放電倍率、不同環(huán)境溫度下放電時(shí)，單體電池及電池組內(nèi)部溫度分布情況。測試結(jié)果表明:在低溫和室溫環(huán)境下，電池組以3C放電時(shí)，自然冷卻基本能將電池組內(nèi)的溫度控制在62℃;但在高溫環(huán)境下，電池組以3C放電，采用自然冷卻電池組內(nèi)部最高溫度達(dá)到72℃，最大溫差為5.6℃，而采用相變微膠囊冷