热分析在锂电池PACK中的具体应用

　　(1) 材料热安全性评估

　　正极材料热安全性：通过DSC测试，可快速准确地研究电池材料热失控温度、放热焓值和放热速率

　　例如：充电态NCM811正极材料出现两个放热峰，第一个放热峰在220℃附近，两步分解放热共计超过2500J/g

　　热分析可揭示材料在不同充放电状态下的热稳定性变化

　　负极材料热安全性：DSC可检测不同充电状态负极材料的热稳定性

　　充电态NCM523负极材料在约110℃出现较小放热峰，之后在266℃与307℃出现连续放热峰，热焓值超过1600J/g

　　热安全反应动力学：通过等转化率法的非模型动力学，可得到活化能曲线，预测体系在特定条件下的行为

　　(2) PACK热场仿真分析

　　热流场仿真：利用STAR-CCM+软件进行电池包热场和流场仿真分析，确定冷却通道设计、冷却介质、入口温度和流量等参数

　　案例：液冷系统设计目标为电池系统内部电芯z大温度<50℃，电芯间温差≤5℃，液冷系统压降<10kPa

　　仿真结果显示：在1C满放工况下，z高温度40.6℃，电芯间z大温差1.8℃，满足设计目标

　　液冷流道设计优化：设计三种新型液冷流道结构，通过对比分析发现：

　　均布式翅型结构：压降损失好，但流量不均匀

　　曲线式"王"型流道：散热效果z优，冷却液18秒内充满流道，高温工况下电池PACKz高温度<32℃，温差<5℃

　　交互式"工"型流道：各方面性能符合设计要求

　　(3) 电池PACK热设计参数优化

　　电池间距影响：研究表明，电池间距增大可降低z高温度和温差，但效果有限，且会增加模块尺寸

　　实验数据：间距2mm时，z高温度32.6℃，z大温差11.6℃;间距4mm时，z高温度和温差z低;间距7mm时，散热状态勉强接近间距4mm

　　充放电倍率影响：充放电倍率增加会显著提高温度

　　1C充放电：z大温升4.6℃，z大温差2.6℃

　　2C充放电：z大温升7.2℃，z大温差6℃

　　优化策略：采用电池单体内部多并联接方式降低充放电倍率

　　集流板设计影响：集流板长度小于30cm时，发热功率差异性小;厚度对发热影响大，选用0.2mm厚集流板可减少发热率

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