十四醇软包锂电池散热特性实验分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0891

化工进展 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (3): 930-937.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0891

十四醇软包锂电池散热特性实验分析

胡尚尚¹(),刘道平¹,杨亮^1,²()

^1.上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093
^2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093

收稿日期:2019-05-31 出版日期:2020-03-05 发布日期:2020-04-03
通讯作者: 杨亮
作者简介:胡尚尚（1993—），男，硕士研究生，研究方向为相变储能。E-mail：H-SHANG@outlook.com。
基金资助:
国家自然科学基金青年项目(51606125);国家煤加工与洁净化工程技术研究中心开放基金(2018NERCCPP-B05);上海理工大学教师教学发展研究项目(CFTD192001)

Experimental analysis of heat dissipation characteristics of soft lithium battery with tetradecyl alcohol

Shangshang HU¹(),Daoping LIU¹,Liang YANG^1,²()

^1.School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
^2.Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering, Shanghai 200093, China

Received:2019-05-31 Online:2020-03-05 Published:2020-04-03
Contact: Liang YANG

摘要/Abstract

摘要：

在空气自然对流状况下，研究了有机醇相变材料（十四醇）对软包方形锂电池放电过程的散热特性；同时建立锂电池散热系统物理模型，模拟相变体系中电池放电过程的温度变化，分析不同放电倍率对电池最高温度的影响。实验结果表明，环境温度为30℃时，在0.6C、0.8C和1.0C放电倍率下，锂电池温度分别下降了1.21℃、8.89℃和17.45℃；数值计算得出，环境温度为30℃时，锂电池在0.8C和1.0C放电倍率条件下，电池温度45℃以上的时长占比分别下降55%和58%；环境温度为35℃时，在1.0C放电倍率条件下，锂电池温度降低至65.14℃，超45℃时长占比为33%。相变材料只在其相变区间内起散热控温作用，数值模拟获得的电池温度变化与实验结果最大误差不超过2℃，研究结果对电池放电过程热管理技术应用有一定的参考意义。

关键词: 十四醇, 锂电池, 传热, 控制, 数值模拟

Abstract:

The heat dissipation characteristics of the organic alcohol phase change materials (PCM) based soft-clad square lithium batteries at discharging and under natural air convection were studied. The physical model of battery thermal management system was established to simulate the change of battery discharge temperature in phase change system and to analyze the influence of different discharge magnifications on the maximum temperature of lithium battery. The results showed that when the ambient temperature was 30℃, the center point temperatures decreased by 1.21℃, 8.89℃ and 17.45℃ respectively under the discharges of 0.6C, 0.8C and 1.0C magnification. The result of numerical simulation showed that the time of temperature above 45℃ decreased by 55% and 58% respectively when the ambient temperature was 30℃ and the discharges were 0.8C and 1.0C magnification. When the ambient temperature was 35℃ and the discharge was 1.0C magnification, the temperature decreased to 65.14℃, and the time of temperature above 45℃ was 33%. The phase change material played the role of heat dissipation and temperature control only in its phase change intervals, and the maximum error between the simulation and the experimental results did not exceed 2℃. The result has a reference significance for the application of thermal management technology in battery discharge process.

Key words: tetradecyl alcohol, lithium battery, heat transfer, control, numerical simulation

中图分类号:

TK01

胡尚尚,刘道平,杨亮. 十四醇软包锂电池散热特性实验分析[J]. 化工进展, 2020, 39(3): 930-937.

Shangshang HU,Daoping LIU,Liang YANG. Experimental analysis of heat dissipation characteristics of soft lithium battery with tetradecyl alcohol[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2020, 39(3): 930-937.

图/表 15

图1 实验装置示意流程图

图2 锂电池散热控温装置

图3 三元聚合物锂电池结构

图4 锂电池温度特征点布置示意图

图5 散热控温装置系统模型示意图

图6 C14H30O的DSC曲线图

图7 不同放电倍率下锂电池温度变化（Ta为实验环境温度）

图8 不同环境温度对锂电池热特性的影响

图9 不同放电倍率工况下锂电池温度的变化情况

图10 不同放电倍率下锂电池的温度平台时长（Ta=30℃）

图11 不同环境温度下锂电池温度随时间的变化

图12 放电倍率为1.0 C时的温度平台时长

图13 模拟不同放电倍率下的锂电池温度分布

图14 模拟散热控温装置对锂电池的影响

图15 1.0 C倍率放电实验结果与数值模拟结果对比图

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Experimental analysis of heat dissipation characteristics of soft lithium battery with tetradecyl alcohol

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