本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)：鋰電池的熱分析ppt課件

1、鋰電池的熱分析鋰電池的熱分析華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院指點(diǎn)教師2021年1月10日研討背景特斯拉電動(dòng)汽車熱管理的重要性電池性能變差：包括有效能下降資料發(fā)生變化和功率下降自放電問題：自放電發(fā)生在不運(yùn)用的時(shí)候，溫度上升會(huì)添加自放電，對(duì)鋰電池而言，自放電會(huì)導(dǎo)致過放電，對(duì)電池產(chǎn)生不可逆的破壞 熱失控：當(dāng)溫度增高時(shí)引發(fā)的變化使溫度更進(jìn)一步的增高，產(chǎn)生惡性循環(huán)，因此導(dǎo)致某一種破壞性的正反響結(jié)果。鋰電池的最正確任務(wù)溫度：鋰電池的最正確任務(wù)溫度：2040溫度過高會(huì)有的主要問題：溫度過高會(huì)有的主要問題：溫度過低會(huì)有的主要問題：溫度過低會(huì)有的主要問題：溫度過低也會(huì)影響到電池的性能，尤其對(duì)于需求順應(yīng)各種環(huán)境的汽車電

2、溫度過低也會(huì)影響到電池的性能，尤其對(duì)于需求順應(yīng)各種環(huán)境的汽車電池而言，低溫下的表現(xiàn)非常重要池而言，低溫下的表現(xiàn)非常重要鋰電池的構(gòu)造正極：鈷酸鋰 錳酸鋰負(fù)極：石墨集流體：普通用銅或者鋁隔膜：高分子資料電解液：碳酸酯類溶劑負(fù)極石墨都是顆粒狀，熱導(dǎo)率非常低目前研討的現(xiàn)狀Berrnardi等經(jīng)過假設(shè)電池內(nèi)溫度一致描畫了能量平衡。Doyle等開展了在各向同性條件下鋰/高分子聚合物/植入型電池行為的微觀模型 集總參數(shù)模型 Lumped Capacitance Method 二維模型坐標(biāo)系變換極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)正方體電池模型圓柱體模型同心圓柱體模型以為軸向沒有影響模型建立層數(shù)層數(shù)12345678資料資料高

3、分子鈷酸鋰銅鈷酸鋰高分子石墨鋁石墨厚度厚度比例比例14141414熱導(dǎo)熱導(dǎo)率率0.31.24001.20.31.02371.0阿基米德螺線二維模型參數(shù)選擇重點(diǎn)是內(nèi)熱源的選擇：幾何尺寸選擇以實(shí)踐為根底，數(shù)據(jù)取整使計(jì)算簡(jiǎn)單內(nèi)熱源的不均勻性內(nèi)熱源的不均勻性內(nèi)熱源來源：焦耳熱和反響熵變熱有電流流過的地方就有電極反響的地方 根據(jù)已有文獻(xiàn)，整個(gè)平均過程中兩部分作用大致一樣 絕緣 電極 集流 模擬過程網(wǎng)格結(jié)果：采樣點(diǎn)選?。赫麄€(gè)模型的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)在非常鐘以內(nèi)只研討平面，以為軸向沒有影響，只需外邊境有對(duì)流條件，其他部分以為絕熱取坐標(biāo)軸上的點(diǎn)并不影響同時(shí)取樣點(diǎn)避開邊境：在計(jì)算時(shí)并不選擇最內(nèi)層和最外層的點(diǎn)采用穩(wěn)態(tài)熱分析

4、模塊結(jié)果分析：溫度分布溫度分布特點(diǎn)與圓柱模型分布類似穩(wěn)態(tài)溫差并不大2.52熱點(diǎn)在最內(nèi)一層上結(jié)果分析：熱流分布熱流分布熱流分布熱流分布特點(diǎn)不同資料間熱流差距大方向差別明顯總熱流先增后減極值點(diǎn)與層厚有關(guān)，受邊境條件影響改動(dòng)幾何尺寸由于過小的尺寸會(huì)影響計(jì)算呵斥無法網(wǎng)格化或者無法計(jì)算，因此不改動(dòng)每層的厚度，改動(dòng)層數(shù)以到達(dá)改動(dòng)幾何尺寸的結(jié)果溫度隨層數(shù)的變化：隨溫度上升，整體溫度與溫差都會(huì)上升最值溫差N=8N=11N=20N=15熱流總體趨勢(shì)不發(fā)生大變化：先添加后減小熱流的動(dòng)搖隨幾何尺寸添加而添加熱流大小略有添加法向和切向熱流隨幾何尺寸的變化改動(dòng)外表對(duì)流換熱系數(shù) 右圖表示在正常任務(wù)條件下電池溫度沿半徑取三

5、個(gè)采樣點(diǎn)隨h增大的變化 改動(dòng)物性溫差最高與最低溫度溫度分布隨熱導(dǎo)提高趨于平緩，溫差下降明顯熱導(dǎo)率假設(shè)可以提高10倍到4W/m.K是比較理想的溫度變化熱導(dǎo)率發(fā)生改動(dòng)時(shí)由于熱性質(zhì)相近，隔膜與電極資料放在一同思索熱流方向變化增大電極資料及隔膜的熱導(dǎo)率，計(jì)算徑向與非徑向熱流的變化隨著熱導(dǎo)率添加：集流器熱流大小變小集流器熱流方向向法向偏移電極資料與隔膜的熱流根本不發(fā)生變化 如何改動(dòng)常用的方法：摻雜復(fù)合資料熱導(dǎo)率模型對(duì)于摻雜后復(fù)合資料熱導(dǎo)率的的計(jì)算有三種模型:運(yùn)用摻雜的方法到達(dá)所需的熱導(dǎo)率需求50%以上的石墨烯，對(duì)電極資料會(huì)產(chǎn)生影響結(jié)論：常規(guī)的復(fù)合的方法不太現(xiàn)實(shí)另外的方法：改動(dòng)電極資料本身的熱導(dǎo)、高分子導(dǎo)

6、熱資料運(yùn)用等 其中The linear Rule of Mixtures和The inverse Rule of Mixtures要求資料延續(xù)性良好，電極資料顯然不符合條件電極資料復(fù)合石墨烯對(duì)熱導(dǎo)率的影響總結(jié)影響電池?zé)岱植嫉娜齻€(gè)條件：外表對(duì)流換熱系數(shù) 可以影響溫度大小，不影響溫差與熱流分布常用的方法就是采用水冷或者抽氣風(fēng)冷的方式，如特斯拉運(yùn)用鋁管冷卻，管內(nèi)裝有冷卻液資料熱導(dǎo)率 效果最好，可以有效展平溫度與熱流分布摻雜效果有限，而且會(huì)影響電極資料的表現(xiàn)電池的幾何尺寸 減小尺寸可以降低溫度減少溫差，思索到實(shí)踐運(yùn)用電池尺寸的可調(diào)性不大因此綜合思索，尋覓一種新的方法提高電極資料和高分子隔膜的熱導(dǎo)率是未來熱管理的一個(gè)重要方向特斯拉電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)謝謝贊賞教師在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中給予的指點(diǎn)贊賞爭(zhēng)辯委員會(huì)的全體教師的指點(diǎn)Backup