散-储一体化电池热管理:新型X型翅片结构如何将温差控制在3℃以内

📰 吕福祥, 陆晓峰, 李洪峰, 等. 散-储一体化的电池热管理系统研究[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(10): 3677-3686. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0238

引言

随着电动汽车和储能系统的快速发展,电池热管理已成为保障电池安全和延长使用寿命的核心技术。传统的相变材料(PCM)与风冷耦合方案在散热效率上存在明显不足,难以满足高倍率充放电场景下的严苛需求。本文将介绍一种创新的"散-储"一体化热管理结构,探讨其如何将电池温差控制在3℃以内。

研究背景

南京工业大学机械与动力工程学院的研究团队在《储能科学与技术》期刊上发表了一项突破性研究成果,提出了一种新型PCM与风冷耦合的"散-储"一体化热管理结构。该结构采用"X"型翅片与铜柱组合,能够大幅提升风冷的散热效率,满足严苛条件下电池的温度需求。

创新结构设计

与传统的平行翅片结构不同,新型热管理系统的核心创新在于其"X"型翅片设计。X型翅片能够有效增加换热面积,引导气流形成更优的流动路径,同时铜柱的嵌入增强了热传导效率。这种"散热-储热"一体化的设计理念,使系统在高温环境下仍能保持出色的控温性能。热安全团队(thermsafe.cn)认为,这种创新设计为电池热管理领域提供了全新的思路。

关键性能数据

研究团队在高温环境下测试了电池以6C放电和2C充电进行多次充放电循环的热特性,取得了令人瞩目的结果:

性能指标测试结果
单体电池最高温度≤45 ℃
最大温差≤3 ℃
测试条件6C放电 + 2C充电

PCM参数优化的关键发现

研究还深入探讨了PCM物性参数对系统传热特性的影响:

  • PCM熔点:过高的熔点导致电池最高温度过高;过低的熔点使PCM熔化速度过快,在循环末段缺乏温度调节能力。在确保PCM不完全熔化的前提下,熔点越低越有利于控温。
  • 结构参数:增加PCM冷板厚度、冷板面板厚度以及翅片肋板厚度,能显著提升结构的散热性能与控温稳定性。

应用前景

该研究成果为远距离连续高速行驶工况和寒冷地区锂电池使用场景的电池热管理系统设计提供了方法支撑。未来,随着电池能量密度的持续提升,"散-储"一体化设计有望在电动汽车、储能电站等领域得到广泛应用。

引用来源:吕福祥, 陆晓峰, 李洪峰, 等. "散-储"一体化的电池热管理系统研究[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(10): 3677-3686. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0238