李志斌，岑繼文，彭　鵬，蔣方明（1.中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所，廣州 510640；2.中國(guó)科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；3.廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

圓柱形鋰離子電池?zé)峁芾韺?shí)驗(yàn)研究*

李志斌1，2，3，4，岑繼文1，2，3?，彭鵬1，2，3，蔣方明1，2，3?
（1.中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所，廣州 510640；2.中國(guó)科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；3.廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

保持合適的運(yùn)行溫度是鋰離子電池高效、安全、長(zhǎng)壽命的保證，因而對(duì)其進(jìn)行有效的熱管理是非常有必要的。本文針對(duì)圓柱形鋰離子電池，設(shè)計(jì)了嵌套電池表面的方形金屬外殼，以強(qiáng)化電池散熱和單體電池間傳熱。對(duì)比自然對(duì)流條件下電池單體加殼和無(wú)殼時(shí)不同放電倍率的溫升情況、多個(gè)電池并聯(lián)的溫升情況，以及不同通風(fēng)功率下多個(gè)電池并聯(lián)時(shí)嵌套不同外殼的溫升情況，發(fā)現(xiàn)加殼可以有效促進(jìn)電池（組）散熱。另外，設(shè)計(jì)了電池組內(nèi)不同單體電池出現(xiàn)放電不均衡情況，以檢驗(yàn)嵌套外殼對(duì)減小電池組內(nèi)單體電池間溫差的效果，結(jié)果表明，自然對(duì)流條件下，加殼后單體電池間最大溫差可以降低10℃以上。

鋰離子電池；熱管理；嵌殼；散熱

0　前　言

鋰離子電池由于具有高放電電壓、低自放電率、高能量密度、高功率密度以及無(wú)記憶性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)汽車以及混合電動(dòng)汽車［1-2］。盡管具有以上諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是鋰離子電池在充電和放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果沒(méi)有采取有效的熱管理，會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱、熱濫用等安全問(wèn)題［3］，當(dāng)鋰離子電池在高溫條件下持續(xù)工作，其使用和循環(huán)壽命會(huì)迅速衰減［4-5］。研究表明，鋰離子電池的最佳工作溫度范圍為25～40℃，電池之間的溫差應(yīng)低于5℃［6］。

電池冷卻方式主要包括空氣冷卻［7-9］、液體冷卻［10］和相變材料冷卻［11-13］?？紤]到附加能耗、成本以及布局限制，空氣冷卻已廣泛應(yīng)用到一些汽車公司［14］。對(duì)于空氣冷卻方式，已有許多的研究人員和學(xué)者進(jìn)行了大量研究。LI等［15］利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法研究了圓柱形鋰電池在強(qiáng)制風(fēng)冷條件下的電池溫升和溫度均勻性。WANG等［16-17］利用集中參數(shù)模型和經(jīng)驗(yàn)熱源模型分別模擬研究了圓柱形鋰電池的排列方式、電池模塊中風(fēng)扇安裝位置、環(huán)境溫度對(duì)電池散熱的影響。YANG等［18］模擬對(duì)比了強(qiáng)制風(fēng)冷條件下電池對(duì)齊和交錯(cuò)排列、橫向和縱向不同間距對(duì)電池溫升和溫度均勻性的影響，研究表明：電池對(duì)齊排列時(shí)增大電池的縱向間距能夠減小單電池的溫升；交錯(cuò)排列時(shí)，電池的溫升則隨著縱向間距的增大而增大。HE等［19］基于降階模型模擬驗(yàn)證了往復(fù)式通風(fēng)對(duì)減小中心區(qū)域電池的溫度以及提高整個(gè)電池組的溫度均勻性具有重大作用。ZHAO等［20］數(shù)值模擬了不同通風(fēng)類型和速度以及相鄰電池間的間距對(duì)電池散熱的影響。PARK［21］通過(guò)理論研究和數(shù)值模擬設(shè)計(jì)了面向圓柱形鋰電池的空氣冷卻系統(tǒng)。WU等［22］采用二維瞬態(tài)傳熱模型對(duì)比研究了自然對(duì)流冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷以及熱管冷卻的散熱效果。

綜上所述，現(xiàn)有對(duì)電池空氣冷卻的研究主要采用數(shù)值模擬方法，缺少與之匹配的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且主要集中在電池排列方式、復(fù)雜的風(fēng)箱結(jié)構(gòu)等。而對(duì)于圓柱形鋰離子電池，由于其表面積有限，導(dǎo)致?lián)Q熱面積較小，因此本文提出了圓柱形鋰電池嵌套方形外殼的方式對(duì)電池進(jìn)行熱管理，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)嵌套方形外殼，可以增大電池的換熱面積，增強(qiáng)電池的散熱效果。同時(shí)，外殼的外表面進(jìn)行絕緣處理，再加上其方形結(jié)構(gòu)，可以使得各個(gè)外殼之間緊密接觸，有利于電池之間的熱量交換。

1　實(shí)驗(yàn)裝置及研究?jī)?nèi)容

本實(shí)驗(yàn)中采用的電池測(cè)試設(shè)備是Arbin BT2000電池測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過(guò)MITS Pro 軟件控制電池的充放電過(guò)程，并采集電池充放電電流和電壓數(shù)據(jù)，還能夠利用輔助通道連接熱電偶采集溫度數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)OMEGA K型熱電偶，所用電池為某三元18650鋰離子電池，電池單體的參數(shù)見(jiàn)表1。強(qiáng)制風(fēng)冷階段采用的風(fēng)機(jī)為某12038型軸流風(fēng)機(jī)，采用YF9901數(shù)字功率計(jì)以及調(diào)壓計(jì)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制軸流風(fēng)機(jī)功率的目的。風(fēng)道為方形通道，將軸流風(fēng)機(jī)固定在風(fēng)道一端，并聯(lián)電池固定在風(fēng)道另一端。為了確?？諝馔耆珡耐鈿ねㄟ^(guò)，利用塑料板將空隙封閉。

表1　電池單體基本參數(shù)Table 1　Basic parameters of the battery

本實(shí)驗(yàn)主要研究以下幾方面：（1）單體電池不同放電倍率的最大溫升和最大溫差；（2）自然對(duì)流條件下單體電池嵌套外殼與沒(méi)嵌套外殼時(shí)電池溫升情況；（3）4個(gè)電池并聯(lián)無(wú)殼、加殼，以及4個(gè)電池并聯(lián)嵌套不同外殼時(shí)不同通風(fēng)功率下的電池溫升情況；（4）極端放電不均衡情況下嵌套金屬外殼以及沒(méi)有嵌套外殼時(shí)單體電池間溫差。單體電池測(cè)試階段，分別以1 C、2 C、3 C、4 C、5 C倍率進(jìn)行放電至截止電壓。電池并聯(lián)時(shí)分別以1 C、2 C、3 C倍率進(jìn)行放電至截止電壓。檢驗(yàn)嵌套外殼對(duì)減小電池組內(nèi)單體電池間溫差的效果時(shí)，將帶有外殼的4個(gè)電池組合成2 × 2形式，無(wú)殼時(shí)采用同樣的間距進(jìn)行放置。為了實(shí)現(xiàn)電池放電不均衡，對(duì)各個(gè)電池采用不同的倍率進(jìn)行放電，各個(gè)電池的放電倍率分別為：（1）4 C、1 C、1 C、1 C；（2）5 C、1 C、1 C、1 C。實(shí)驗(yàn)階段環(huán)境溫度維持在（26 ± 1）℃。

電池所嵌套的外殼有兩種，外殼形狀見(jiàn)圖1。電池外殼的外形尺寸都為65mm × 24mm × 24mm，采用的金屬材料為鋁合金6061。

圖1　外殼形狀Fig.1　Shape of the shell

圖2　并聯(lián)電池?zé)犭娕疾贾梦恢肍ig.2　Thermocouple placement of parallel batteries

為了減少接觸熱阻，在電池表面以及金屬外殼之間涂有適量的導(dǎo)熱硅膠。為了更準(zhǔn)確地測(cè)量電池表面的溫度，分別在靠近外殼頂部、底部、中部三個(gè)位置鉆孔，利于熱電偶的布置測(cè)溫。單體電池?zé)犭娕挤謩e布置在靠近電池的正極、負(fù)極、中間三個(gè)位置；并聯(lián)情況下熱電偶布置情況見(jiàn)圖2，檢驗(yàn)嵌套金屬外殼減小溫差的效果時(shí)，4個(gè)熱電偶布置在四個(gè)電池的正極附近。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1無(wú)殼時(shí)單體電池不同放電倍率下溫度變化與最大溫差

為了得到自然對(duì)流條件下單體電池的最高溫度點(diǎn)，對(duì)單體電池進(jìn)行5 C放電，電池的溫度變化見(jiàn)圖3a，由圖中可以看出，溫度變化最大的測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)在電池正極附近，這主要是由于正極處電流密度較大，產(chǎn)熱較多。因此，本文中單體電池都采用正極測(cè)點(diǎn)作為電池最大溫升點(diǎn)。單體電池?zé)o殼時(shí)不同倍率放電下電池的溫度變化如圖3b所示，由圖中可以看出，隨著放電倍率增加，單體電池的最高溫度逐漸增大，3 C、4 C、5 C放電倍率下，單體電池的最高溫度都超過(guò)了電池的最佳工作范圍。不同放電倍率下單體電池不同測(cè)點(diǎn)間的最大溫差如圖3c所示，可以看出，對(duì)于18650鋰離子電池，正常放電條件下單體電池表面三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫差均在1.5℃以內(nèi)。

圖3　自然對(duì)流條件下單體電池5 C放電溫度變化曲線（a）及不同倍率下的溫度變化曲線（b）和電池不同測(cè)點(diǎn)最大溫差（c）Fig.3　Temperature change curve and maximum temperature difference at different points of single battery under different discharge rates and natural air convective cooling

2.2單體電池不同放電倍率下加殼與無(wú)殼溫升

自然對(duì)流條件下單體電池1 C、2 C、3 C、4 C、5 C放電倍率下的溫升情況如圖4所示，圖中縱坐標(biāo)ΔT為以環(huán)境溫度為基準(zhǔn)的溫差?？梢钥闯觯瑔误w電池在1 C放電倍率下，電池溫升曲線分為三個(gè)部分：放電初期，電池內(nèi)阻較大，產(chǎn)熱較多，電池溫度上升較快；放電中期，電池內(nèi)阻比較穩(wěn)定，電池的產(chǎn)熱量與電池自然對(duì)流換熱量達(dá)到平衡，電池溫度保持基本不變；放電后期，隨著電池剩余電量的減小，電池內(nèi)阻逐漸增大，電池產(chǎn)熱量也隨之增大，電池溫度繼續(xù)上升。隨著放電倍率的增加，放電電流增大，電池產(chǎn)熱主要來(lái)自焦耳熱（I2R）［18］，產(chǎn)熱量增大，因此電池溫升越來(lái)越大。各種條件下的溫升最大差值見(jiàn)表2。從表2中可以看出，加殼的單體電池溫升最大差值明顯低于沒(méi)加殼的單體電池，這主要是因?yàn)榧託ぴ龃罅藫Q熱面積。與無(wú)殼相比，殼2的換熱面積增加了近3倍，殼1的換熱面積增加了4倍。

圖4　單體電池不同放電倍率下加殼與無(wú)殼的自然對(duì)流溫升曲線Fig.4　Temperature rise curve of single battery with or without shell under different discharge rates and natural air convective cooling

表2　單電池各種放電倍率下的溫升最大差值Table 2　Maximum temperature increasing difference value of single battery under different discharge rates

2.3并聯(lián)電池溫升

自然對(duì)流條件下，4個(gè)電池并聯(lián)在3 C放電倍率下無(wú)殼的溫度變化如圖5a所示，可以看出，到電池放電截止，溫度最高的位置依然處在電池正極附近，下文中并聯(lián)電池的溫升均采用此處溫度。自然對(duì)流條件下，并聯(lián)電池以1 C、2 C、3 C倍率放電條件下的溫升結(jié)果分別如圖5b、圖5c、圖5d所示，可以看出，加上外殼后電池的溫升能夠得到一定控制。與無(wú)殼時(shí)對(duì)比，3 C倍率放電條件下，電池嵌套外殼溫升最大值有明顯下降，嵌套殼1和殼2分別下降了6℃和2℃，殼1效果更好的主要原因是散熱面積更大，能夠更快地將電池的熱量散出。

圖5　自然對(duì)流條件下并聯(lián)電池3 C放電溫度變化曲線以及并聯(lián)電池不同放電倍率下加殼與無(wú)殼的溫升曲線Fig.5　Temperature change curve and temperature rise curve of parallel batteries with or without shell under different discharge rates under natural air convective cooling

不同放電倍率下，并聯(lián)電池嵌套殼1和殼2在不同通風(fēng)功率下的溫升結(jié)果見(jiàn)圖6。從圖中可以看出，通風(fēng)后電池的溫升降低明顯，且隨著軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)功率增加，通風(fēng)量增大，電池的溫升隨之下降；在通風(fēng)條件下，電池在1 C、2 C、3 C放電倍率下的溫升最大差值均不超過(guò)10℃，在室溫條件下，電池可以處在最佳工作溫度范圍內(nèi)。對(duì)比圖6可以看出，嵌套殼1的散熱效果更好，這是由于殼1的翅片狀結(jié)構(gòu)與空氣的接觸面積更大，使得熱量散失的速度更快。

圖6　并聯(lián)電池加殼通風(fēng)溫升曲線Fig.6　Temperature rise curve of parallel batteries with shell under forced air convective cooling

2.4放電不均衡情況下電池間溫差

以高倍率放電電池放電截止時(shí)間為測(cè)試終止時(shí)間，無(wú)殼4個(gè)電池放電倍率分別為（1）4 C、1 C、1 C、1 C和（2）5 C、1 C、1 C、1 C兩種放電不均衡情況下的溫度變化結(jié)果見(jiàn)圖7a和圖7b。從圖中可以看出，無(wú)殼時(shí)，由于電池間熱量交換有限，電池之間的最大溫差比較大，放電截止時(shí)分別達(dá)到了13.7℃和17.6℃，且4 C、5 C放電的單體電池溫度升高明顯，最高溫度均超過(guò)了40℃。電池嵌套殼1時(shí)相應(yīng)的結(jié)果見(jiàn)圖7c、圖7d。從圖中可以看出，嵌套外殼1后，由于外殼的導(dǎo)熱作用，可以將高倍率放電的電池產(chǎn)生的熱量迅速傳遞給低放電倍率的電池，使得相鄰電池間的最大溫差減小，放電截止時(shí)電池間最大溫差均控制在2.5℃以內(nèi)，分別為1.5℃和2.3℃，且電池的最高溫度也控制在40℃以內(nèi)，分別為31.3℃和32.97℃。圖7e、圖7f分別示出了電池嵌套殼2時(shí)相應(yīng)的結(jié)果?？梢钥闯?，嵌套外殼2后，放電截止時(shí)電池間最大溫差均控制在2.5℃以內(nèi)，分別為1.6℃和2.2℃，同時(shí)嵌套外殼2后的最高溫度分別為32.8℃和33.3℃。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，與無(wú)嵌套外殼相比，嵌套外殼電池間的最大溫差可以降低10℃以上。

圖7　放電不均衡情況下的溫度變化曲線Fig.7　Temperature change curve of nonequilibrium discharge system

3　結(jié)　論

本文將電池嵌套方形金屬外殼的方式應(yīng)用到圓柱形鋰離子電池?zé)峁芾碇?。?duì)比了單體電池?zé)o殼、嵌套不同外殼情況下的溫升；電池并聯(lián)無(wú)殼、嵌套不同外殼以及自然對(duì)流和不同通風(fēng)功率下強(qiáng)制風(fēng)冷時(shí)的溫升情況；同時(shí)對(duì)電池放電不均衡情況下嵌套外殼對(duì)減小電池間溫差的效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。

自然對(duì)流條件下：?jiǎn)误w電池嵌套外殼的方式能夠降低電池的最大溫升，尤其是大倍率放電情況下，最大溫升降低明顯；單體電池5 C放電時(shí)，相對(duì)于無(wú)殼情況，嵌套情況下的最大溫升降低近10℃，降溫比例達(dá)到42％，但是最高溫度略高于鋰離子電池最佳工作溫度，在低于5 C放電條件下，電池的最高溫度均在最佳工作范圍內(nèi)；電池并聯(lián)情況下，嵌套外殼同樣能夠?qū)㈦姵氐淖畲鬁厣郎p小。強(qiáng)制風(fēng)冷情況下，嵌套不同外殼時(shí)電池的最大溫升均有明顯降低。自然對(duì)流條件下，對(duì)于電池產(chǎn)熱不均的情況，加殼可將單體電池間的最大溫差減小，使電池間的溫度更趨于一致。

［1］LINDEN D， REDDY T B.Handbook of batteries［M］.3rd ed.New York： McGraw-Hill， 2001.

［2］RAO Z H， WANG S F.A review of power battery thermal energy management［J］.Renewable and sustainable energy reviews， 2011， 15（9）： 4554-4571.DOI： 10.1016/j.rser.2011.07.096.

［3］TODD M.BANDHAUER， SRINIVAS GARIMELLA，THOMAS F.FULLER.A critical review of thermal iss ues in lithium-ion batteries［J］.J.Electrochem.Soc， 201 1， 158（3）： 1-25.doi：10.1149/1.3515880.http：//jes.ecsdl.or g/content/158/3/R1

［4］WANG J， LIU P， HICKS-GARNER J， et al.Cycle-life model for graphite-LiFePO4cells［J］.Journal of power sources，2011，196（8）：3942-3948.DOI：10.1016/j.jpowsour.2010.11.134.

［5］SARRE G， BLANCHARD P， BROUSSELY M.Aging of lithium-ion batteries［J］.Journal of power sources， 2004，127（1/2）： 65-71.DOI： 10.1016/j.jpowsour.2003.09.008.

［6］PESARAN A A.Battery thermal models for hybrid vehicle simulations［J］.Journal of power sources， 2002，110（2）： 377-382.DOI： 10.1016/S0378-7753（02）00200-8.

［7］BITSCHE O， GUTMANN G.Systems for hybrid cars［J］.Journal of power sources， 2004， 127（1/2）： 8-15.DOI：10.1016/j.jpowsour.2003.09.003.

［8］KHATEEB S A， AMIRUDDIN S， FARID M， et al.Thermal management of Li-ion battery with phase change material for electric scooters： experimental validation［J］.Journal of power sources， 2005， 142（1/2）：345-353.DOI： 10.1016/j.jpowsour.2004.09.033.

［9］SABBAH R， KIZILEL R， SELMAN J R， et al.Active（air-cooled）vs.passive（phase change material）thermal management of high power lithium-ion packs： limitation of temperature rise and uniformity of temperature distribution［J］.Journal of power sources， 2008， 182（2）：630-638.DOI： 10.1016/j.jpowsour.2008.03.082.

［10］彭影， 黃瑞， 俞小莉， 等.電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池冷卻方案的對(duì)比研究［J］.機(jī)電工程， 2015， 32（4）：537-543.DOI： 10.3969/j.issn.1001-4551.2015.04.020.

［11］MILLS A， AL-HALLAJ S.Simulation of passive thermal management system for lithium-ion battery packs［J］.Journal of power sources， 2005， 141（2）：307-315.DOI： 10.1016/j.jpowsour.2004.09.025.

［12］LI W Q， QU Z G， He Y L， et al.Experimental study of a passive thermal management system for high-powered lithium ion batteries using porous metal foam saturated with phase change materials［J］.Journal of power sources， 2014， 255： 9-15.DOI： 10.1016/j.jpowsour.2014.01.006.

［13］LING Z Y， WANG F X， FANG X M， et al.A hybrid thermal management system for lithium ion batteries combining phase change materials with forced-air cooling［J］.Applied energy， 2015， 148： 403-409.DOI：10.1016/j.apenergy.2015.03.080.

［14］XU X M， HE R.Review on the heat dissipation performance of battery pack with different structures and operation conditions［J］.Renewable and sustainable energy reviews， 2014， 29： 310-315.DOI： 10.1016/j.rser.2013.08.057.

［15］LI X S， HE F， MA L.Thermal management of cylindrical batteries investigated using wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation［J］.Journal of power sources， 2013， 238： 395-402.DOI： 10.1016/ j.jpowsour.2013.04.073.

［16］WANG T， Tseng K J， ZHAO J Y， et al.Thermal investigation of lithium-ion battery module with different cell arrangement structures and forced air-cooling strategies［J］.Applied energy， 2014， 134： 229-238.DOI：10.1016/j.apenergy.2014.08.013.

［17］WANG T， TSENG K J， ZHAO J Y.Development of efficient air-cooling strategies for lithium-ion battery module based on empirical heat source model［J］.Applied thermal engineering， 2015， 90： 521-529.DOI：10.1016/j.applthermaleng.2015.07.033.

［18］YANG N X， ZHANG X W， LI G J， et al.Assessment of the forced air-cooling performance for cylindrical lithium-ion battery packs： a comparative analysis between aligned and staggered cell arrangements［J］.Applied thermal engineering， 2015， 80： 55-65.DOI：10.1016/j.applthermaleng.2015.01.049.

［19］HE F， MA L.Thermal management of batteries employing active temperature control and reciprocating cooling flow［J］.International journal of heat and mass transfer， 2015， 83： 164-172.DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.11.079.

［20］ZHAO J T， RAO Z H， HUO Y T， et al.Thermal management of cylindrical power battery module for extending the life of new energy electric vehicles［J］.Applied thermal engineering， 2015， 85： 33-43.DOI：10.1016/j.applthermaleng.2015.04.012.

［21］PARK H.A design of air flow configuration for cooling lithium ion battery in hybrid electric vehicles［J］.Journal of power sources， 2013， 239： 30-36.DOI： 10.1016/ j.jpowsour.2013.03.102.

［22］WU M S， LIU K H， WANG Y Y， et al.Heat dissipation design for lithium-ion batteries［J］.Journal of power sources， 2002， 109（1）： 160-166.DOI：10.1016/S0378-7753（02）00048-4.

［23］張志杰， 李茂德.鋰離子電池內(nèi)阻變化對(duì)電池溫升影響分析［J］.電源技術(shù)， 2010， 34（2）： 128-130.DOI：10.3969/j.issn.1002-087X.2010.02.011.

Experimental Investigation on Thermal Management of Cylindrical Lithium-Ion Battery

LI Zhi-bin1，2，3，4， CEN Ji-wen1，2，3， PENG Peng1，2，3， JIANG Fang-ming1，2，3
（1.Guangzhou Institute of Energy Conversion， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， China；2.Key Laboratory of Renewable Energy， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， China；3.Guangdong Provincial Key Laboratory of New and Renewable Energy Research and Development， Guangzhou 510640， China；4.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）

It is necessary to implement effective thermal management strategies to keep the Li-ion batteries work at a desirable temperature or within a temperature range， and thus to guarantee its high efficiency， reliable safety and long lifetime.In this paper， a prismatic metal shell was designed for the cylindrical Li-ion batteries to enhance the heat dissipation and facilitate the heat exchange between neighboring batteries.Experiments were carried out to compare the temperature rise of a single battery or a small group of parallel-connected batteries with or without metal shells assembled under natural or forced air convective cooling conditions at various discharge rates.It was found that heat dissipation of the shelled battery（or small group）was improved greatly.In addition， batteries in a small parallel-connected group were designed to discharge at different rates to record the temperature variation.The result showed that the maximum temperature difference between shelled single cells could be reduced by more than 10oC under natural convection cooling condition.

lithium-ion battery； thermal management； metal shell； heat dissipation

TK02；TM912

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2016.04.007

2095-560X（2016）04-0305-07

2016-06-14

2016-06-28

廣東省自然科學(xué)基金-重大基礎(chǔ)研究培育（2015A030308019）；廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（Y607jg1001）；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014J4100217）

岑繼文，E-mail：cenjw@ms.giec.ac.cn；蔣方明，E-mail：jiangfm@ms.giec.ac.cn

李志斌（1990-），男，碩士研究生，主要從事鋰離子電池?zé)峁芾硌芯俊?/p>

岑繼文（1979-），男，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事微推進(jìn)系統(tǒng)、CO2熱泵以及電子冷卻等研發(fā)工作。

蔣方明（1973-），男，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所先進(jìn)能源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任。2001年博士畢業(yè)后曾先后工作于德國(guó)的IMM公司、葡萄牙的阿維諾（Aveiro）大學(xué)、美國(guó)的賓州州立大學(xué)，2011年4月獲中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”引進(jìn)海外杰出人才擇優(yōu)支持。目前主要從事電化學(xué)能量/動(dòng)力系統(tǒng)、增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)、微熱流體系統(tǒng)、燃料電池水、熱管理，以及高效節(jié)能技術(shù)/產(chǎn)品等研發(fā)工作。