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電動(dòng)汽車電池內(nèi)沸騰液體冷卻的研究

對電動(dòng)汽車來說，電池冷卻是提高電池安全、壽命和低溫性能的重要因素。鋰離子電池的基本工作原理是熱激活過程，如鋰離子移動(dòng)、電鍍層的導(dǎo)電等。因此，獲得性能穩(wěn)定的鋰離子電池需要使電池保持在恒定溫度下。典型的鋰離子電池的理想工作溫度是25℃～45℃（接近室溫），而傳統(tǒng)的風(fēng)冷或間接水冷卻很難將鋰電池的工作溫度控制在最合適的溫度內(nèi)。

開發(fā)了一個(gè)“電池內(nèi)沸騰液體的冷卻”作為新的電池溫度控制系統(tǒng)。將10塊鋰電池串聯(lián)，鋰電池塊屬于復(fù)合類型，額定電壓為3.7V，功率為1Ah。連接電池塊的凸片由超聲波焊接，試驗(yàn)中測量所有電池單元的溫度，中心電池單元的溫度，凸片、液體和蒸汽的溫度。單元之間會(huì)有一定的填充物以使冷卻液和蒸汽流通順利。研究設(shè)定的幾種類型填充物包括多孔材料、超細(xì)纖維布和塑料，并對其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。填充物不僅能使冷卻液體流通，還能穩(wěn)定液體的沸騰。因?yàn)殡姵乇恢苯咏谝后w中，因此電路需要高電阻。根據(jù)電池操作溫度選擇電池內(nèi)液體的沸騰溫度。這項(xiàng)研究測試了水電氫氟醚液體和全氟庚烷液體。兩種液體的沸騰溫度分別是34℃和49℃。

試驗(yàn)結(jié)果表明：①電池都被浸在水電氫氟醚液體中，該液體具有較高的電阻、不可燃性、環(huán)境友好性，且液體沸點(diǎn)接近電池的工作溫度；②在循環(huán)充電和放電過程中，不管是快速放電還是充電，電池的溫度都在35℃左右；③毛細(xì)管高壓力材料可用最少的冷卻液使傳熱更有效。

Hirokazu Hirano et al. ITEC Asia-Pacific, 2014.

編譯：朱會(huì)