隨著社會(huì)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，未來(lái)幾十年電池行業(yè)可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。電池的生產(chǎn)用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設(shè)備、啟動(dòng)電池設(shè)備到各種儲(chǔ)能設(shè)備。由于其卓越的能量密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲(chǔ)能技術(shù)的首選。然而，鋰離子電池的效率、安全性和壽命與其工作溫度密切相關(guān)。因此，必須開(kāi)發(fā)有效的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）并將其納入儲(chǔ)能設(shè)計(jì)中。
近日，華北電力大學(xué)徐超教授團(tuán)隊(duì)提出了一種新型熱調(diào)節(jié)器，可以智能地利用體積變化來(lái)調(diào)節(jié)傳熱。熱調(diào)節(jié)器在 PCM 和冷卻系統(tǒng)之間建立被動(dòng)負(fù)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)一致且最佳的電池工作溫度。這項(xiàng)創(chuàng)新無(wú)需傳感器或外部邏輯設(shè)備，而是使用由 PCM 體積變化被動(dòng)調(diào)節(jié)的彈性閥。這反過(guò)來(lái)又調(diào)節(jié)冷卻液流速和電池溫度。團(tuán)隊(duì)對(duì)其熱管理性能與自然冷卻、純 PCM 和復(fù)合 PCM (cPCM) 等其他配置進(jìn)行了比較，在不同的環(huán)境溫度（Tamb ) 下進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，當(dāng)T amb超過(guò) 30 °C 時(shí)，沒(méi)有熱調(diào)節(jié)器的電池將無(wú)法工作。在T amb = 35 °C 時(shí)，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器表現(xiàn)出重復(fù)切換，并有效地將電池溫度保持在 38.13 °C 以下。當(dāng)T amb > 40 °C 時(shí)，兩個(gè)熱調(diào)節(jié)器都會(huì)啟動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更快的散熱。在 45 °C 時(shí)，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器成功地將電池溫度降低至 35.02 °C。在純 PCM 中集成 AlN 可將電池模塊的峰值溫度降低 7.94%。熱調(diào)節(jié)器還可以減少循環(huán)溫度變化，突顯其增強(qiáng)電池?zé)峁芾淼臐摿Α?/span>研究成果以“Thermal management of Li-ion batteries with passive thermal regulators based on composite PCM materials”為題發(fā)表在《Journal of Energy Storage》。
03 圖文導(dǎo)讀
圖1 比較兩種熱調(diào)節(jié)器(a)之前的工作，(b)的新設(shè)計(jì)。
圖2 熱調(diào)節(jié)器(a)模型圖，(b)熱阻網(wǎng)絡(luò)圖。
圖3 帶有cPCM熱調(diào)節(jié)器的電池模塊的組裝過(guò)程。
圖4 (a)正二十烷，(b)AlN，(c)cPCM 的SEM圖
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