——高效散热设计与温度均衡控制的关键突破

1. 研究背景与意义

锂离子电池因其高能量密度（150 Wh/kg，400 Wh/L）成为电动汽车和储能系统的核心动力源，但工作温度直接影响其安全性和寿命。280A·h大容量方块电池在充放电过程中会产生显著热量（1C放电时产热达53,846 W/m³

2. 核心研究方法与创新

• 仿真模型构建

  • 多物理场耦合：结合电化学-热耦合模型，模拟电池内部反应产热与外部散热过程
    
    
  • 风冷系统优化：针对280A·h电池组设计“U”型风道并联结构，并引入微多孔板增强对流换热，使最大温差降至1.55℃（1C放电，风速10m/s）
    
    
  • 参数化分析：探究多孔板厚度（4-10mm）、风速（1-20m/s）、环境温度（-5~35℃）及放电倍率（0.5C-2C）对温度场的影响
    
    

• 关键技术创新

  • 多孔板风冷单元：通过铝合金多孔板优化气流分布，提升换热面积，电池组最高温度降低20.9%（间距8mm时）
    
    
  • “U”型风道优势：相比“Z”型结构，“U”型风道流量分布更均匀，最高温度降低0.69℃，温差减少0.73℃
    
    

3. 主要研究成果

• 最佳工况：多孔板厚度6mm、风速10m/s、环境25℃时，电池组最高温度36.51℃，温差1.55℃，满足锂离子电池最佳工作温度范围（25-45℃）
  
  
• 散热效率提升：增大风速可显著降低最高温度（10m/s时温差降低1.92℃），但需权衡功耗
  
  
• 环境适应性：低温环境（-5℃）需预热系统，高温环境（35℃）需强化冷却，以维持性能
  
  

4. 应用价值与行业影响

• 储能系统安全：为大容量储能电池组提供轻量化、低成本的空冷解决方案，避免热失控风险
  
  
• 电动汽车优化：通过仿真指导BTMS设计，延长电池寿命并提升快充能力（支持1.5C高倍率放电）
  
  
• 研发效率提升：缩短设计周期，降低实验成本，为电池模块化设计提供数据支撑
  
  

5. 未来发展方向

• 多尺度仿真：结合电化学微观模型与宏观热管理，提升精度
  
  
• 混合散热技术：探索风冷+相变材料（PCM）或液冷的混合系统，以应对更高倍率场景