王青松課題組：基于復合相變材料的動力電池熱管理系統研究

【引言】

相變材料(PCM-Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變物質狀態并能提供潛熱的物質。轉變物理性質的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。PCM在電動車領域的應用早開始于2004年，Said Al-Hallaj的研究團隊在采用鋰離子電池的電動踏板車的電池熱管理系統中使用了一種相變材料。為了證明采用PCM的電池熱管理系統的優勢，Sabbah等針對混合動力電動車中的鋰離子電池組的熱管理系統進行了研究，分別對采用風冷和PCM材料的兩種熱管理系統進行了模型仿真。此后各種新型的相變材料逐漸被研究人員應用到動力電池組的熱管理系統中。

【成果介紹】

王青松等人發表了一篇題為“Experimental study on the application of phase change material in the dynamic cycling of battery pack system ”的文章。王青松等人采用膨脹石墨、石蠟來制備復合相變材料，并將其應用到動態充放電循環的電池組系統中，研究了相變材料（PCM）電池熱管理系統在動態循環中的熱性能，詳細討論了影響PCM系統的幾個因素，分析熱量積累對PCM熱管理系統的影響，同時通過對比不同相變溫度的PCM體系的散熱性能，遴選出適用PCM的*相變溫度，這些研究結果有利于推廣PCM在實際動力電池熱管理系統中的應用。文章中還強調，PCM系統的冷卻性能優于自然對流系統，特別是在高流速下。在每一循環步驟中適當增加預留時間有利于PCM系統的冷卻性能。發現在3C高倍率時，相變溫度為45℃的PCM體系的散熱性能更好，并推薦在實際熱管理系統中使用相變溫度為45℃左右的PCM。

【圖文導讀】

圖1：動態循環中的PCM系統熱性能測試裝置。

圖2：單電池和電池組中測溫點的位置。

圖3：三種不同相變溫度的復合相變材料的熱流曲線。

圖4：單電池在恒壓和非恒壓充電動態循環過程中的溫度變化。

圖5：兩種熱管理系統在1 C倍率下的的散熱性能比較。

圖6：兩種熱管理系統在3C倍率下的的散熱性能比較。

圖7：不同放置時間下電池組中點4的溫度變化。

圖8：在循環溫度為1℃和3℃時，三種不同相變系統的zui高溫度和溫度均勻性的比較。

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文獻：Yan J, Li K, Chen H, et al. Experimental study on the application of phase change material in the dynamic cycling of battery pack system[J]. Energy Conversion & Management, 2016, 128:12-19.