来源：快猛电池 发布日期：2026-06-01 16:15:32

近几十年来，碳排放量逐年上升已成为不争的事实，其中增幅最大的部分源自交通运输领域的化石燃料运用。燃料成本攀升与化石动力短缺正促使人类转向可再生动力。在此背景下，电动与混合动力轿车的需求也出现持续增长态势[1]。尤为关键的是，若这类车辆的能量需求经过地热、风能及太阳能等可再生动力获取，将为削减碳排放迈出实质性步伐[2]。电动轿车所运用的电池将化学能直接转化为电能，不受内燃机中卡诺循环等约束条件约束。锂离子电池（LIBs）因其高能量密度、长循环寿数、可回收性及电热稳定性等优势，成为储能体系的首选[3][4]。电动轿车电池在工作过程中会因电化学反应产生热量，积累的热量可能导致电极层降解、爆炸、容量衰减甚至热失控。热办理体系能够安全地消散电池产生的过量热量，并将电芯温度维持在适宜范围内。锂离子电池的工作温度范围较宽（-20°C至60°C），但其最佳工作温度区间为15-35°C[5][6]。
很多文献提出了选用空气[7][8]、液体、两相冷却剂[9]、相变资料(PCM)[10][11][12]、热管[13]、热电资料[14]以及纳米流体[15]的热办理体系。从工业使用视点看，因为液态冷却体系具有热稳定性高、比热容大及不可逆损耗低等优势[16][17][18]，其在储能体系中占有主导地位。其中，乙二醇/水混合溶液因其凝固点较纯水更低[19]，被广泛用作冷却工质。在冰冷或零下环境中，水基冷却体系易产生冻住，导致活动阻塞和潜在的机械损害。添加乙二醇可下降冰点，防止固化，确保体系在低温环境下牢靠运行[20]。此外，液态冷却体系通常与高导热金属板集成，以提高电池模块/电池组内部的温度均匀性。Huang等[21]经过选用流线型和直通型通道，重点优化了温度散布的均匀性。研讨结果表明，流线型通道能有效下降冷却板间的压降。此外，该团队指出流线型通道的全体功能明显优于传统直通道模型。Subramanian等[22]研讨了铝板嵌件对减重的影响，并评价了乙二醇-水混合溶液作为冷却剂的功能体现。研讨团队记录显现，铝板的密度约为铜的30%，热导率约为铜的60%，可视为减轻分量的合理选材。另一方面，与甘油和乙醇相比，乙二醇作为冷却剂在下降最高温度方面体现更优。同样地，Ling等学者[23]经过规划优化提高散热功能，体系研讨了冷却板的尺度、方位、资料、厚度及流速等规划参数。本研讨根据4×6圆柱形电池模块开展，在恒速恒压条件下对3C放电过程进行模仿。此外，经过将电池与极板外表的接触角别离调整为0°、45°、90°、135°和180°，观察最高温度及最大温差改变。同时对比剖析了等距对称、不等距非对称、双侧对称与双侧非对称四种极板布局的冷却功能。结果表明，双侧对称规划展现出最优功能，而冷却板厚度对散热效果几乎不产生影响。
在液冷体系中，微通道与各类新式流道结构已被遍及使用于热力功能与水力功能的优化。Xie等[24]研讨了选用4×8、4×16、4×32及4×48构型的圆柱形电池模块微通道冷却板体系的热功能。结果表明：模型尺度增大会对散热功能产生负面影响，但提高冷却流速可改善热量散布的均匀性。此外，在2.5 mm/s的流速下观察到温度波动显著下降，这一现象具有重要意义，因其可直接下降总能耗。另一文献[25]针对冷却板形状与分叉起始点提出了四种不同规划方案。经过归纳评价分量、压降、温度散布及温升等参数，扳手形结构展现出最优功能。研讨指出，与平板规划相比，扳手形规划可实现20%的分量减轻。88 wt%并将总压降从50.46 Pa下降至40.66 Pa。Rao等[26]经过在铝制区块外表构建不同面积，对圆柱形电池单体在多种流速（0.05 m/s、0.1 m/s、0.2 m/s及0.3 m/s）下进行了数值研讨。结果表明：当流速为0.05 m/s时，体系温度可维持在40°C以下。另一方面，Sarchami等[27]体系记录了C倍率、氧化铝纳米颗粒浓度、进口流速及阶梯流道几许结构对充放电特性的影响。试验选用体积分数为1%和2%的氧化铝纳米粒子分散于去离子水作为工质，结果表明添加氧化铝纳米粒子可提高冷却功率。研讨发现跟着体积分数添加，在高充放电工况下所需泵功随之上升。Xiong等[28]探求了不同数量与形状针肋散热板的散热功能。研讨选用圆形、等边三角形、正方形及椭圆形四种几许构型，结合4×8、4×6、3×6和3×4四种针肋排布方法构建夹层结构进行剖析。结果表明：三角形针肋对散热功能影响最小，而正方形针肋散热效果最优。椭圆形针肋产生的压降显著高于其他构型，正方形针肋则出现最低压降。同样地，Kong等[29]重点研讨了选用直通道与发散形通道的传统冷板，以对比其散热才能与摩擦阻力。研讨结果表明，扩展发散段横截面积可提高散热效果，但同时会下降流速。此外，增大进口面积可削减压降（ΔP），但对最高温度及温差几乎无影响。选用双进口单出口的规划方案使总压降和最大温差别离下降了7.2%与20。1%。
虽然很多文献仅致力于模仿工业锂离子电池单体的电压改变趋势，本研讨根据精确丈量的时变电池特性，包含开路电压、内阻、局部电容-电阻、单体电压、最高温度以及最大温差。本论文整合了传统试验电池表征、MATLAB Simulink混合脉冲功率特性（HPPC）测验与数值电池模仿（Fluent-ECM模型），开宣布满意工业电池储能体系（BESS）冷却需求的高效活动架构。经过热成像仪与热电偶对研讨电池的热行为进行观测，以确保丈量精度。根据时刻相关的试验电学与热力学数据集，本研讨依据构形理论策略[30][31][32]及Hess-Murray法则[33][34]，在流体体积恒定的条件下规划了蛇形流道与冠层间流道。经过迭代优化规划，旨在提高温度均匀性并下降不同流速条件下的压力Drop。进一步地，在高达⁓4.5C的充放电速率下观测所研讨流道结构的功能体现，以满意最佳运行温度标准。