來(lái)源：Journal of Power Sources

原文：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233726

01 背景介紹

無(wú)人駕駛飛行器正在民用和軍用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于電池功率密度高、壽命長(zhǎng)、周期穩(wěn)定，因此被普遍用作無(wú)人機(jī)的主要能源。高功率密度的電池會(huì)在巡航過(guò)程中產(chǎn)生巨大的化學(xué)熱反應(yīng)。一旦電池的最高溫度超過(guò)其安全運(yùn)行溫度，將導(dǎo)致電池退化，容量減小、熱失控和爆炸。因此，提高無(wú)人機(jī)高功率密度電池的散熱能力具有重要意義。

02 成果掠影

近期，西北工業(yè)大學(xué)汪輝老師團(tuán)隊(duì)提出了一種新型輕質(zhì)便攜式無(wú)人機(jī)電池散熱定向換熱結(jié)構(gòu)。高導(dǎo)熱石墨烯紙將電池產(chǎn)生的熱量定向傳遞到緊湊的鋁翅片上，然后在巡航過(guò)程中通過(guò)冷卻空氣對(duì)流帶走傳遞的熱量。研究結(jié)果表明，與無(wú)定向傳熱結(jié)構(gòu)的電池相比，有定向傳熱結(jié)構(gòu)的電池最高溫度降低34.00 %，無(wú)人機(jī)巡航時(shí)間可延長(zhǎng)253.33 %。隨著巡航速度從10 m/s增加到50 m/s，海拔高度從0m增加到8000 m，定向傳熱結(jié)構(gòu)電池的最高溫度分別降低了15.13 K和11.42 K。上述結(jié)果為無(wú)人機(jī)電池冷卻裝置的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。研究成果以“A novel battery thermal management system for an unmanned aerial vehicle using the graphene directional heat transfer structure”為題發(fā)表于《Journal of Power Sources》。

03 圖文導(dǎo)讀

圖1 無(wú)人機(jī)的主要零部件及散熱結(jié)構(gòu)。

圖2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖。(a)實(shí)驗(yàn)方案，(b)實(shí)驗(yàn)儀器。

圖3 模擬無(wú)人機(jī)模型的邊界條件。

圖4 巡航高度對(duì)定向散熱結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)電池散熱性能的影響。(a)無(wú)人機(jī)在不同巡航高度和電池在不同巡航高度的溫度分布，(b)無(wú)人機(jī)的最高溫度隨巡航高度的變化，在不同巡航高度的(c)流輪廓。

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