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基于GA/PW复合相变材料的电池热管理研究

发布时间:2022-12-04 23:36
  当前,环境污染和能源紧缺问题日益严重,新能源汽车符合节能减排的要求,而电动汽车又是目前最可靠、最有前景的发展方向。锂离子电池作为电动汽车的重要部分有许多优良的性能,但是锂离子动力电池在工作过程中会放出大量热,如果不及时排出,在电池内积累会导致电池工作性能下降、寿命缩短。相变材料应用于电池热管理对电池有较好散热控温效果,并且作为被动散热可以节约电池能量。本文首先针对石蜡(paraffin wax,PW)导热系数低、融化后易渗漏的问题,制备了石墨烯气凝胶(graphene aerogel,GA)/石蜡复合相变材料,然后将其应用于电池热管理,研究了高、低温环境下的热管理效果。主要内容与结论如下:用浓度分别为3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml的氧化石墨烯分散液(graphene oxide,GO)制备了GA,然后浸渍PW组成GA/PW复合相变材料,并对其性能进行了测试分析。GO浓度分别为3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml对应的复合相变材料导热系数为0.29、0.35、0.4W/(m?K);GA和PW相容良好,包覆率可达98%以上;两者无化学反应,相变温度和潜热值变化很小。分析了电池... 

【文章页数】:72 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 锂离子电池及其热管理
        1.2.1 锂离子电池的工作原理
        1.2.2 温度对锂离子电池的影响
        1.2.3 锂离子电池热管理发展状况
    1.3 相变材料锂离子电池热管理研究现状
        1.3.1 相变材料性能研究现状
        1.3.2 相变材料与其他散热方式结合研究现状
    1.4 锂离子电池低温加热研究现状
    1.5 本文研究内容
2 GA/PW复合相变材料的制备及热性能研究
    2.1 GA制备方法介绍
    2.2 实验试剂和仪器
    2.3 GA及 GA/PW复合相变材料的制备
    2.4 GA及 GA/PW复合相变材料的表征和分析
        2.4.1 形貌表征与分析
        2.4.2 渗漏率测试与分析
        2.4.3 导热系数测试与分析
        2.4.4 相变行为测试与分析
    2.5 本章小结
3 锂离子电池组复合相变材料散热模拟分析
    3.1 CFD特点与基本理论
    3.2 锂离子电池仿真模型建立与验证
        3.2.1 锂离子电池热模型及物性参数
        3.2.3 相变材料传热模型
        3.2.4 建模与仿真模型验证
    3.3 相变材料电池组散热分析
        3.3.1 相变材料和自然对流散热对比
        3.3.2 复合相变材料GO浓度对散热的影响
        3.3.3 复合相变材料厚度对散热的影响
    3.4 本章小结
4 复合相变材料/风冷耦合散热模拟分析与优化
    4.1 复合相变材料/风冷散热结构设计
    4.2 复合相变材料和强制风冷散热对比分析
    4.3 复合相变材料/风冷散热结构优化
        4.3.1 通风孔与电池距离a的优化
        4.3.2 通风孔纵向数量的优化
        4.3.3 两通风孔间距离的优化
    4.4 复合相变材料/风冷耦合散热控制方案
        4.4.1 环境温度为300K风冷控制方案
        4.4.2 环境温度为310K风冷控制方案
    4.5 本章小结
5 低温加热研究及热管理系统控制策略
    5.1 锂离子电池低温加热研究
        5.1.1 加热元件选择
        5.1.2 不同加热膜布置方式对比
        5.1.3 不同加热功率对比
    5.2 加热控制方案
    5.3 热管理系统控制策略
    5.4 本章小结
结论
不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]动力电池组液冷散热系统[J]. 黄馗,王文.  电源技术. 2019(03)
[2]新能源汽车保有量261万辆 2018年新增107万辆[J].   变频器世界. 2019(01)
[3]新能源汽车保有量261万辆 2018年新增107万辆[J].   变频器世界. 2019 (01)
[4]相变材料和液冷耦合散热的锂电池热管理研究[J]. 姜贵文,李敬会,黄菊花,曹铭,刘明春.  电源技术. 2018(10)
[5]电动汽车动力电池热管理系统概述[J]. 张微,温帅,王旭,朱仲文,王维志.  现代制造技术与装备. 2018(08)
[6]锂电池工作机理与模型简述[J]. 张志.  电子技术与软件工程. 2018(11)
[7]锂离子电池组并行风冷的数值研究[J]. 韩学飞,赖焕新.  华东理工大学学报(自然科学版). 2017(06)
[8]块状动力电池相变材料-风冷耦合散热实验研究[J]. 曹松,毕海权,秦萍,王宏林,王方宇.  制冷与空调(四川). 2017(05)
[9]形貌对石蜡/石墨烯气凝胶定形相变材料性能的影响[J]. 罗李娟,张凯,杨文彬,何方方,范敬辉,吴菊英.  高分子材料科学与工程. 2017(05)
[10]锂电池相变材料/风冷综合热管理系统温升特性[J]. 施尚,余建祖,谢永奇,高红霞,李明.  北京航空航天大学学报. 2017(06)

博士论文
[1]高导热复合相变材料的制备与动力电池热管理应用研究[D]. 姜贵文.南昌大学 2017
[2]复合相变材料储能及热控的理论和实验研究[D]. 谢标.中国科学技术大学 2016

硕士论文
[1]电池热管理系统分析与应用研究[D]. 李敬会.南昌大学 2018
[2]石墨烯气凝胶导热定形相变材料的制备及性能研究[D]. 罗李娟.西南科技大学 2017
[3]高导热定形相变储能材料的制备及性能研究[D]. 唐耀杰.南京大学 2017
[4]液冷式电池热管理系统换热特性与控制方法研究[D]. 刘玮.吉林大学 2017
[5]电动车辆动力电池包热管理控制策略研究[D]. 刘斌.北京理工大学 2015
[6]高效相变蓄冷换热管实验研究及性能优化[D]. 王聪.上海交通大学 2014



本文编号:3709212

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