【摘 要】
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随着锂离子电池日益广泛应用于新能源汽车,其安全性受到了社会更多的关注。同时,相变材料（PCM）作为新型储能材料被大量应用于散热系统,复合相变材料（CPCM）能够提高材料导热率。为了探讨复合相变材料在提高锂离子电池热管理系统安全性中的作用,本文进行了几个方面的工作,得出以下结论:（1）使用NTGK模型模拟了单体锂离子电池的放电产热行为,使用热失控模型模拟了电池的热失控过程,发现电池在温度达到150℃
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随着锂离子电池日益广泛应用于新能源汽车,其安全性受到了社会更多的关注。同时,相变材料（PCM）作为新型储能材料被大量应用于散热系统,复合相变材料（CPCM）能够提高材料导热率。为了探讨复合相变材料在提高锂离子电池热管理系统安全性中的作用,本文进行了几个方面的工作,得出以下结论:（1）使用NTGK模型模拟了单体锂离子电池的放电产热行为,使用热失控模型模拟了电池的热失控过程,发现电池在温度达到150℃时发生热失控,并且首先出现在电池中心,电池表面发射率越低越易发生热失控。（2）使用相变+VOF模型模拟了垂直C-TES系统中石蜡/纳米银的融化过程,与实验结果对比一致性好。在石蜡的融化过程中,壁面热流量逐渐减少,相变材料的储热量先减少后稳定再减少至零。添加0.5～2wt%的纳米银颗粒能加速相变储热进程,但会降低潜热。（3）使用多相流的混合模型模拟了复合相变材料（CPCM）的高温融化状态。适量添加0.5～2wt%的纳米银颗粒可以增强传热特性,同时减小纳米银颗粒粒径有利于颗粒均匀分布。在高瑞利数下,浓度变化对均匀性影响较小,增大浓度将降低纳米颗粒均匀性。（4）建立了石蜡/纳米银复合相变材料热管理模型。电池间距为6.5mm能够最大程度发挥相变材料的优势。纳米颗粒质量分数为1%时,纳米颗粒增强导热的有效性最高。相比于空气冷却,相变冷却降低了电池的最高温度,提高了电池温度的均匀性。（5）构建了具有泡沫铜骨架的大型锂离子电池散热系统。当泡沫铜孔隙率为90%时,高倍率放电下相变冷却的温度均匀性强于风冷,电池内部最大温差仅为1.34℃。同时,与风冷系统相比,相变热管理系统具有减缓热失控的优势,其将热失控扩散的时间延迟了1610s。
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