液冷技术全景解读：从冷板到浸没，锂/钠电池热管理的技术演进

引言

以锂/钠离子电池为主的新型储能技术是实现"双碳"目标的重要支撑，但高度集成化和高功率密度应用场景下的热安全问题日益突出。热安全团队（thermsafe.cn）长期关注电池热管理技术演进，本文基于ESST最新综述，系统解析液冷技术在电池热管理领域的技术路线、关键工质和最新进展。

三大液冷技术路线

1. 冷板式液冷

冷板式液冷通过金属冷板与电池模组底面或侧面接触，冷却液在冷板内部流道中循环带走热量。其优点是结构简单、技术成熟、不直接接触电芯，缺点是热阻较大、温度均匀性受限于冷板布局。当前主流量产电动车型（如特斯拉Model 3/Y、比亚迪汉等）均采用冷板式方案。

2. 浸没式液冷

浸没式液冷将电池模组完全浸没在介电冷却液中，实现直接接触式换热。其优点在于：换热效率极高、温度均匀性优异、可同时抑制热失控蔓延。缺点是系统密封要求高、冷却液成本较高、维护便利性不如冷板方案。近年来，随着低黏度氟化液的推出，浸没式冷却在储能系统和高端电动车型中的渗透率快速提升。

[图：冷板式、浸没式、喷淋式三种液冷方案结构对比示意图]

3. 喷淋式液冷

喷淋式液冷通过喷嘴将冷却液直接喷洒到电池表面，利用液滴蒸发和液膜对流带走热量。其换热系数介于冷板式和浸没式之间，但系统复杂度较高，目前仍处于实验室和示范应用阶段。

六种冷却液对比分析

冷却液类型	代表工质	优势	局限
水基冷却液	乙二醇/水混合液	成本低、比热大	导电风险、腐蚀性
纳米流体	Al₂O₃/水纳米流体	导热系数高	稳定性差、泵耗大
碳氢/有机硅类	硅油、矿物油	绝缘性好	黏度高、比热低
碳氟化合物类	Novec-7200	低沸点、高绝缘	成本极高、GWP问题
沸腾液体	氢氟醚类	相变换热效率极高	系统复杂、温度控制难
液态金属	镓基合金	导热系数最高	腐蚀性强、成本高

研究前沿与产业化进展

当前液冷技术的研究前沿集中在以下几个方面：

• 两相浸没式冷却：利用冷却液沸腾时的相变潜热大幅提升散热能力，单相浸没的散热极限可突破10kW/L
• 智能流量分配：基于电芯级温度感知的主动流量调控，实现"哪里热就冷却哪里"
• 复合冷却策略：冷板+相变材料（PCM）的混合方案，兼顾稳态散热与瞬态热缓冲

[图：两相浸没冷却系统工作原理示意图]

液冷技术在钠离子电池中的应用展望

热安全团队（thermsafe.cn）注意到，钠离子电池由于能量密度相对较低，过去对热管理的重视程度不足。但实际研究表明，钠电在过充和短路工况下的热行为与锂电存在显著差异（如负极铝集流体导致更高的内短路温升），因此钠电同样需要高效的液冷热管理方案。特别是面向大规模储能应用场景，浸没式液冷有望成为钠电系统的标配热管理方案。

参考文献

锂/钠电池热管理系统中液冷技术研究进展. 储能科学与技术. https://esst.cip.com.cn/CN/10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0797