基于相变材料的电池模组热失控传播过程研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.006

汽车工程 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (8): 1161-1167.doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.006

基于相变材料的电池模组热失控传播过程研究

杨娜¹,仝义鑫²,赵立军¹(),王剑锋¹

^1.哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院，威海 264209
^2.中国重型汽车集团有限公司汽车研究总院，济南 250000

收稿日期:2021-03-17 修回日期:2021-05-06 出版日期:2021-08-25 发布日期:2021-08-20
通讯作者: 赵立军 E-mail:zhaolijun@hitwh.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51905121)

Study on Thermal Runaway Propagation Process of Battery Module Based on Phase Change Materials

Na Yang¹,Yixin Tong²,Lijun Zhao¹(),Jianfeng Wang¹

^1.School of Automotive Engineering，Harbin Institute of Technology，Weihai 264209
^2.Automotive Research Institute，China National Heavy Duty Truck，Jinan 250000

Received:2021-03-17 Revised:2021-05-06 Online:2021-08-25 Published:2021-08-20
Contact: Lijun Zhao E-mail:zhaolijun@hitwh.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

为研究电池热失控传播过程中的热量传递路线，建立了由一维电化学模型、内短路模型、三维传热模型和副反应模型相耦合而形成的电池组热失控模型，并用针刺实验进行了验证；提出了一种基于相变材料和液体冷却的电池模组热管理方案，并分析了它对电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明：所提出的电池热管理方案可使电池模组各个电池发生热失控的时间间隔延长，各电池温度下降的速度加快，能很好地起到抑制电池模组热失控传播的作用。

关键词: 电池模组, 热失控, 相变材料, 液体冷却

Abstract:

For studying the heat transfer path in the process of battery thermal runaway propagation， a thermal runaway model for battery module is established and verified by needle punching experiments， which consists of a one?dimensional electrochemical model， an internal short circuit model， a three?dimensional heat transfer model and a side reaction model and coupled with each other. A thermal management scheme for battery module based on phase change materials and liquid cooling is proposed to analyze its suppression role to the thermal runaway propagation of battery module. The results show that the thermal management scheme proposed can extend the time interval of thermal runaway of each battery in a battery module and speed up the temperature decline of each battery， playing a good role in suppressing the thermal runaway propagation of battery module.

Key words: battery module, thermal runaway, phase change materials, liquid cooling

杨娜,仝义鑫,赵立军,王剑锋. 基于相变材料的电池模组热失控传播过程研究[J]. 汽车工程, 2021, 43(8): 1161-1167.

Na Yang,Yixin Tong,Lijun Zhao,Jianfeng Wang. Study on Thermal Runaway Propagation Process of Battery Module Based on Phase Change Materials[J]. Automotive Engineering, 2021, 43(8): 1161-1167.

图/表 12

图 1

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表1

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参考文献 15

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参数	负极集流体	负极	隔膜	正极	正极集流体
L/μm	6.2	34	25	70	10
D_s/（m²·s^-1）	－	3.9×10^-14	－	10^-13	－
R_s/μm	－	1	－	1	－
ε_e	－	0.332	0.5	0.3	－
ε_s	－	0.58	－	0.6	－
c_s，max/（mol·m^-3）	－	31 858	－	49 943	－
c_s，0/（mol·m^-3）	－	14 870	－	3 900	－
c_l，0/（mol·m^-3）	－	－	2 000	-	－
σ/（S·cm^-1）	－	1	－	1	－
k/（W·（m·K）^-1）	398	5	0.334	5	238
Ρ/（kg·m^-3）	8 930	250	1 009	1 500	2 702
C_p/（J·（kg·K）^-1）	385	700	1 978	700	903

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