熱管理對(duì)于鋰離子電池快充的影響

鋰離子電池體系對(duì)于溫度十分敏感，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電池壽命急劇衰降，溫度過(guò)低則容易導(dǎo)致充電析鋰，也會(huì)嚴(yán)重影響電池的使用壽命，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)安全事故，因此如何做好熱管理對(duì)于提升鋰離子電池的快充性能也有重要的意義。

散熱

根據(jù)散熱介質(zhì)，我們通?？梢詫⑸嵯到y(tǒng)分為風(fēng)冷散熱、液冷散熱和相變散熱，其中風(fēng)冷散熱成本最低，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，但是散熱效果較差，因此不適合快充系統(tǒng)。液體熱容較高，因此散熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，在一些研究中為了最大程度的改善散熱效果，甚至直接將電池浸入到冷卻液之中，為了避免短路，通常需要采用非電子導(dǎo)體液體，例如去離子水和礦物油等。相變散熱主要是利用材料的相變潛熱吸收電池在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，這一策略也存在明顯的缺點(diǎn)，例如環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，由于材料提前發(fā)生相變，因此無(wú)法吸收電池放熱，而且材料一旦發(fā)生相變，從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后，熱導(dǎo)率較低，因此無(wú)法及時(shí)將電池內(nèi)部的熱量擴(kuò)散出去，

預(yù)熱

鋰離子電池快充除了要解決快充導(dǎo)致的產(chǎn)熱問(wèn)題外，還需要解決溫度過(guò)低時(shí)快充容易導(dǎo)致析鋰的問(wèn)題。在北方地區(qū)的冬天，溫度通常會(huì)降的比較低，為了避免充電析鋰，因此在開(kāi)始充電時(shí)需要首先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱，快速讓鋰離子電池的溫度升高到可以充電的溫度，從而縮短充電時(shí)間。鋰離子電池預(yù)熱的方式有很多，其中效率最高的為內(nèi)部加熱，常見(jiàn)的內(nèi)部加熱包括放電加熱、交互脈沖加熱和交流電壓加熱，研究顯示通過(guò)10mV振幅的交流電流能夠在80s內(nèi)容18650電池從-20℃升溫到20℃，近年來(lái)有學(xué)者提出的在電池內(nèi)部預(yù)置加熱片的方式也能夠?qū)崿F(xiàn)電池內(nèi)部的快速加熱。

隨著新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的不斷增加，里程焦慮問(wèn)題已經(jīng)基本解決，而如何縮短充電時(shí)間就成為了我們下一個(gè)需要克服的難題，快充技術(shù)是縮短充電時(shí)間的有效方法，但是如何做好快充卻不是一件簡(jiǎn)單事的事情，我們需要從材料的選擇、電極設(shè)計(jì)、電池設(shè)計(jì)，以及電池組和熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面綜合考慮，在提升動(dòng)力電池充電速度的同時(shí)又不對(duì)動(dòng)力電池的循環(huán)壽命產(chǎn)生影響。