熱管理對于锂離子電池快充的影響

TIME: 2022-05-03 新聞資訊

锂離子電池體系對于溫度十分敏感，溫度過高會導致電池壽命急劇衰降，溫度過低則容易導致充電析锂，也會嚴重影響電池的使用壽命，嚴重的情況下甚至會引發安全事故，因此如何做好熱管理對于提升锂離子電池的快充性能也有重要的意義。

散熱

根据散熱介质，我们通常可以将散熱系统分为风冷散熱、液冷散熱和相变散熱，其中风冷散熱成本最低，结构最为简单，但是散熱效果较差，因此不适合快充系统。液体热容较高，因此散熱效果远远高于风冷散熱，在一些研究中为了最大程度的改善散熱效果，甚至直接将电池浸入到冷却液之中，为了避免短路，通常需要采用非电子导体液体，例如去离子水和矿物油等。相变散熱主要是利用材料的相变潜热吸收电池在充放电过程中产生的热量，这一策略也存在明显的缺点，例如环境温度过高时，由于材料提前发生相变，因此无法吸收电池放热，而且材料一旦发生相变，从固体转变为液体后，热导率较低，因此无法及时将电池内部的热量扩散出去，

預熱

锂離子電池快充除了要解决快充导致的产热问题外，还需要解决温度过低时快充容易导致析锂的问题。在北方地区的冬天，温度通常会降的比较低，为了避免充电析锂，因此在开始充电时需要首先对电池进行預熱，快速让锂離子電池的温度升高到可以充电的温度，从而缩短充电时间。锂離子電池預熱的方式有很多，其中效率最高的为内部加热，常见的内部加热包括放电加热、交互脉冲加热和交流电压加热，研究显示通过10mV振幅的交流电流能够在80s内容18650电池从-20℃升温到20℃，近年来有学者提出的在电池内部预置加热片的方式也能够实现电池内部的快速加热。

隨著新能源汽車續航裏程的不斷增加，裏程焦慮問題已經基本解決，而如何縮短充電時間就成爲了我們下一個需要克服的難題，快充技術是縮短充電時間的有效方法，但是如何做好快充卻不是一件簡單事的事情，我們需要從材料的選擇、電極設計、電池設計，以及電池組和熱管理系統的設計等方面綜合考慮，在提升動力電池充電速度的同時又不對動力電池的循環壽命産生影響。

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