定制霍克蓄电池、超级电容器及析氢反应中的能量存储与催化性能

高容量储能系统锂电池本研讨建立并试验验证了一种热处理系统（BTMS）。关键调查了流道结构和冷却剂条件等参数对电池对空气冷却与液冷方式下的产热特性进行了对比研讨。结果表明，在空冷系统中，选用合理的流道结构并在模组底部加装导流板与换热翅片，可有用前进冷却功率并改进温度均匀性。与初始模组比较，最高温升下降1.3 K（降幅10.9%），最大温差削减1.0 K（降幅47.6%）。在液冷系统中，选用螺旋逆流式冷板可有用缓解部分高温现象，使最大温差下降0.8 K（降幅57.1%）。关于空冷与液冷两种电池热处理系统而言，下降冷却电池温度升高一同导致最大温差增大。前进冷却液流量可同步下降电池温升幅度与最大温差值。相较于风冷系统，液冷系统展现出更优异的温度场均匀性特征。两种热处理技术均能将温升操控在10℃以下。

导语

跟着石油、天然气等不行再生化石动力的过度消耗，环境污染问题日趋严峻。因此，世界各国亟需大力发展可再生清洁动力以替代这些化石燃料[1]。风能、太阳能等可再生动力的运用不仅能缓解动力危机，还可削减人类活动对地球环境造成的污染与损坏。可是风电、光伏等新动力技术具有高度波动性与间歇性，这对安稳电力输出提出了应战[2]。因此需求一种缓冲装置来存储和处理不安稳、间歇性的电能，进而以安稳形式进行输送。当时，储能技术为应对新动力与可再生动力大规模施行所面对的应战供应了有用处理计划[3]。其间，锂离子电池因其安稳性和高能量密度在储能领域具有广大运用远景，但其功用显着受温度影响[[4], [5], [6]]。工作过程中，锂离子电池会发生热量，若未能及时散热将导致电池温度过高。这不仅会下降电池寿命与功用，还或许引发热失控、起火乃至爆破等严峻安全隐患，危及储能系统安全[[7], [8], [9]]。低温环境会导致电池反响速率下降及容量衰减[10]。因此，需通过热处理系统调控储能系统全体温度，保证电池工作在适宜温度区间，保证储能系统安全工作。
现在，电池热处理技术中主要选用三种温度操控方法，分别为空冷[[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]]、液冷[[22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29]]以及相变材料冷却[[30], [31], [32], [33], [34]]。其间，空冷与液冷在储能电池热处理系统中运用最为广泛。空冷技术具有结构简略、安顿迅速、本钱贱价及安全性高等优势。可是，因为空气的比热容较低，其散热才干相对有限，导致温度均匀性较差[35]。液冷技术因冷却剂的高比热容而具备高效冷却才干，一同具有温度均匀性高、适用性广等优点。但该技术存在配备本钱较高的问题，且需考虑安全要素[36]。
学者们已对电池热处理展开了许多研讨。在风冷式BTMS领域，Mahamud等[11]通过周期性开关阀门完成模块内往复气流，然后防止部分高温。Fan等[12]研讨了电池间隔对模块温度的影响，发现间隔过大或过小均会导致温度功用恶化，着重需求确认最佳中间阻隔。他们还发现，通道内气流分布不均会导致电池温度不一致。Sun等人[13]在电池单体表面包裹一层冷却板，发现冷却板沿气流方向的导热系数越高，模组内的温度分布越均匀。Na等人[14]选用挡板将通道分为上下两段，并向通道内注入两股方向相反的气流，一同在进风口处增设气流整流器。该结构完成了更优的散热功用与更低的温差。Shahid等[15]通过在进风口增设挡板以改动气流方向与湍流强度，前进了冷却空气的使用功率并改进了电池模组的温度均匀性。Wang等[16]在电芯间通道增加挡板以下降温差，但一同也导致能耗上升。Yang等[17]在流道内部引入扰流片以强化换热，并研讨了扰流片长度与方位对电池温度特性的影响。Wang等[18]在电池单体间流道中填充泡沫铝以增大换热面积并增强湍流效应，然后前进冷却空气与电池间的传热功用。研讨还发现"T"型泡沫铝结构具有更优的传热体现。Zhang等[19]在Z型模块出口处增设分流出口并在流道内插入挡板，使温差显着下降。Wang等[20]通过增设与往复气流相结合的附加出风口，并将其安顿在温度较高的电池单体附近，有用缓解了部分高温现象。Luo等[21]提出了一种选用双进双出对称安顿的X型风冷系统，研讨证明该对称气流模式可有用下降模组内部温差。
关于液冷式电池热处理系统（BTMS），Basu等人[22]在每排电池单元两边紧密贴附导热铝片，此举不仅增大了换热面积，一同将电池单元与冷却剂阻隔。Deng等人[23]对蛇形流道冷板进行研讨，发现沿冷板长度方向安顿冷却通道的效果优于宽度方向安顿，且最佳通道数量不超越5条。E等人[24]选用正交矩阵方法研讨了平行流道结构。研讨结果表明：通道数量对冷却效能影响最为显着，一同通道数量与冷却剂流速均会显着影响温差。Wu等人[25]在拐角方位挡板上开设小型部分开孔，发现开孔方位、数量及间隔均会对电池温度发生影响。He等人[26]提出了一种新式双层I型液冷板结构，其冷却剂首要流入上层通道，随后通过基层通道流出，有用下降了上层通道温度并前进散热功用。此外，I型规划促进上层通道的温度与流速分布更为均匀。Zhao等[27]在冷板中引入drop形导流片，依据柯恩达效应，冷却剂紧贴导流片表面活动，构成粘附层。这不仅显着下降了活动阻力，一同增强了壁面触摸处的传热功用。Yang等[28]通过选用锥形歧管结构，在下降功耗的一同前进了液冷式电池热处理系统（BTMS）的冷却功率。Zeng等[29]通过操控电磁阀使冷却液周期性改动流向，成功将往复流运用于液冷BTMS中。
通过文献总述可以发现，现有研讨广泛集中于对空冷式BTMS和液冷式BTMS的分别研讨，而针对特定电池模组的空冷与液冷BTMS对比研讨则相对较少。研讨还发现，其他学者已探索多种有用强化电池冷却的方法，例如冷却介质的往复活动、选用冷板或导热铝片包裹电池表面、加装扰流板以及在流道内设置部分开孔结构。本文旨在建立一种面向工程实践的储能型磷酸铁锂（LFP）电池电化学-热耦合热处理模型，并针对大容量锂电池模组展开热处理功用优化研讨。通过数值模拟方法，对风冷电池模组结构进行优化规划，一同对比不同热管布局计划下液冷电池模组的热功用体现，为工程选型供应依据。