电动汽车具有无污染、耗能少的优点,具有很好的发展前景。目前最适合作为电动汽车的动力电池是锂离子电池。但目前电动汽车还处于起步阶段,原因就是电池技术存在问题。一方面是因为电池容量低导致电动汽车的续航里程不够,另一方面是作为汽车动力电池的锂离子电池的工作受温度影响严重。温度过高时,锂离子电池可能发生爆炸的危险,温度过低时,锂离子电池的容量会降低、电阻会增大,电池的循环寿命也会缩短。在保持锂离子电池工作过程中温度不会过高的同时,研究低温下提高锂离子电池的工作温度,提高锂离子电池的低温性能也是十分必要的。本文通过实验与仿真相结合的方法,研究了基于相变材料的动力电池热管理系统在低温工况下的热管理性能,具体工作如下:(1)通过实验的方法测定了不同温度下锂离子动力电池的放电曲线和电池的直流内阻,发现当温度在0℃和-20℃的情况下,锂离子动力电池放电时的电压和电池容量都下降了,而且锂离子电池的直流内阻也下降了。说明低温工况下,锂离子电池的放电性能受到很大影响,说明改善低温工况下的锂离子电池的工作温度的必要性。讨论了锂离子电池的生热机理,在ANSYS Fluent中建立了18650锂离子电池的三维热膜型,仿真计算了电池在1C、2C和3C放电倍率下的温度场分布,并与实验结果对比,温度的变化趋势与实验数据相吻合。(2)在实验室制备了两种不同的复合相变材料,分别是膨胀石墨与石蜡复合的相变材料和二氧化硅气凝胶与石蜡复合的相变材料。对制备的两种不同导热系数的复合相变材料进行了测试,包括泄露性测试、红外光谱分析、X射线衍射分析,导热系数测量、DSC测试等。测试结果得到石蜡的质量分数为80%的膨胀石墨/石蜡复合相变材料的导热系数为1.7W/(m·K),石蜡质量分数为75%的气凝胶/石蜡复合相变材料的导热系数为0.2 W/(m·K),两种支撑材料对石蜡的封装性能都很好,而且通过红外光谱分析和XRD分析表明,两种材料与石蜡都是简单的物理混合,没有新物质产生。(3)搭建了基于复合相变材料与聚酰亚胺加热膜耦合的单电池热管理系统实验台,用定制的加热膜模拟电池的发热情况,对单电池热管理系统进行了实验研究,对比填充两种不同复合相变材料的热管理性能进行了对比分析。(4)建立了一套基于复合相变材料与电加热膜耦合的电池组热管理系统,并建立了电池组管理系统的模型,加入相变材料的熔化凝固模型,用模拟计算的方法研究了低温下电池组热管理系统的性能。选择合适的聚酰亚胺电加热膜的功率,分析了导热系数,相变潜热等因素对低温工况下锂离子电池组热管理系统性能的影响。