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锂亚硫酰氯电池热控制研究现状
发布时间:2018-02-19 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]改进电池和电池组结构的具体措施有：将电池壳外部做出突起部分，组合时各单体电池突起互相接触，凹槽构成制冷剂流动的空间，由制冷剂对电池进行冷却，如图2所示[22]。美军Titan Ⅳ运载火箭应用的250Ah Li/SOCl2电池使用整体铝制箱体，用一个热控封套盖在单体电池上来抵消单体电池内部压力，保护单体电池爆破薄膜，增加电池外表面的辐射面积，如图3所示[23]。可以用放置在插大电流电感件电感电池层之间的热控平板保证电池组温度均匀性[24]，Cosley M.R.等开发了分离的冷却系统，通过冷板和热控封套的直接冷却使电池降温，并用FlothemTM 进行了数值模拟，结果表明热控封套对降低电池温度梯度有显著作用[15] 。
4.2.2 热电制冷
热电制冷使用帕尔贴效应，在含有P-N结电偶对的闭合回路中通以直流电，在两端结点产生吸热和放热现象，其特点是结构紧凑，无运动部件，工作效率较低，必须合理设计电偶对位置防止短路。Parise R.J.在电池内部使用热电制冷，增大了充电过程中的散热，可以提高充电速度，热电制冷不仅仅可以用于电池内部，也可用于单体电池之间[25]。
图2文献[22]电池组设计 图3 文献[23]电池设计4.2.3 热开关
热开关是一种以切断和导通散热通道为基本动作的热控制机构，主要用于需要在不同工作工字电感器环境下对电池进行温度控制的场合。
专利[26]提供了一种电池的传导式主动热控制装置，类似于接触式热开关，包括散热部件和控制部件两部分，如图4所示。其中散热部件用于散发电池产生的热量。热控制部件可由形状记忆合金构成，或由膨胀率不同的两种金属片贴合制成。热控制部件的形状随电池发热量而变化。当电池发热量增大，热控制部件温度超过某一温度上限时，热控制部件发生膨胀弯曲，使散热部件与电池连接，通过热传导将电池热量传给散热部件。当热控制部件温度低于某一温度电感器作用下限时，热控制部件形状变化使散热部件与电池分离，防止电池由于过度散热引起电压下降。
图4传导式主动热控装置[26]勇气号和机遇号火星漫游者锂电池组放置在气凝胶绝热的保温箱中，使用放射性同位素加热元件和热开关驱动的环路热管热防护系统，使电池温度保持在-20℃至30℃之间[27]。
4.2.4 对流式主动热控制
对流式主动冷却主要是应用风扇强迫对流冷却电池，这种热控方式的特点是热控的冷却能力较大，适应性较强。在选用合理的风扇的同时，进行合理的流道设计，优化流体组织，提高热控能力和热控精度。但风扇的应用增加了系统重量，需要从系统性能代偿损失分析并优化热控制结构。文献[28]介绍的电池系统用风扇抽吸空气，空气折流板使气流在三层电池和电池盒构成的四个通道内流动，如图5所示。该系统使用的动态电池模型能够同时预测电池表面温度和核心温度，对电池冷却进行实时控制；同时可用于电池应力分析，从而预测电池不同工一体成型电感作循环下的寿命。
图5 对流式主动冷却系统[28]在进行电池组对流式主动热控制设计时，应用计算流体力学进行数值模拟在改进电池热性能正发挥越来越重要的作用。孙文鹏等通过FLUENT软件进行数值模拟，对混合电动车辆电池组结构进行流道设计和改进，实验验证了使用新结构后电池组温度差异小于4℃[29]。Listerud E. 等使用CFX对高倍率放电的锂离子电池冷却结构设计进行了计算流体力学分析，比较了三种不同结构的流道结构，结果表明流道设计对电池组温度梯度影响很大[30]。赵家宏等采用空气强迫对流换热对混合电动汽车电池组进行冷却，设计了串流法和并流法两种风道，用有限元分析软件ANSYS进行数值模拟并进行了实验验证[19]。
4.2.5 相变热控
绕行电感器相变热控即使用相变材料(phase change material, PCM)的潜热收集或释放系统的热能，其特点是可以几乎无限期循环使用，缺点是重量较重。Al-Hall差模电感器aj等人利用相变材料对电动车辆锂电池进行被动热控制，并与对流冷却式主动热控进行比较。结果表明使用相变材料后，电池在温度条件恶劣情况下也可以正常工作，而且不需要输入额外的风扇功率[31][32]。Khateeb, S.A.等在相变材料中加入了铝泡沫，同时电池模块使用肋片来增大相变材料的导热性能，如图6所示[33]。
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