2019年欧洲电池展:锂离子电池的热管理技术

高能电池、混合动力/电动汽车技术的展示及电池冷却解决方案

2019/07/18

概要

  “欧洲电池展”暨“电动/混合动力汽车技术展”于2019年5月7日至9日在德国斯图加特举行。在三天的展期内,生产商和服务供应商不仅展示了高能电池的电池系统、组件、测试和回收,还令参访者领略了一系列创新技术的应用,包括电气动力总成、电池管理系统、材料及用于混合动力和纯电动乘用车和商用车的装备。

  在电动车镍氢电池使用初期,市场就迅速将目光投向了锂离子电池,原因就在于其高能量密度(Wh/kg)和近乎为零的记忆效应,这也是锂离子电池在包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑等移动电子设备得到广泛应用的原因。锂离子电池应用于汽车的关键挑战之一是如何在所有运行和气候条件下实现热管理。

Keihin cooling system
日本京滨公司的冷却系统
(2019年欧洲电池展,采访者拍摄)

  本报告重点关注如何对于温度敏感性较强的车载锂离子电池进行热管理,以实现电池性能和持久性的最大化。使电芯冷却的方法(有些电芯在环境温度较低时也会发热)取决于客户要求、电芯类型、安装空间和电池模块的工作周期(duty cycles)。电池性能和寿命的关键在于热量能否从电池组或电池模块中的所有电芯均匀释放。热量可以从外部到达电芯内部,但主要在高强度充电或放电电流发生时产生于电芯内部。

 内燃机冷却液的温度最高可达90℃,而用于电力驱动和动力电子设备的所谓低温冷却液回路的温度也可高达60。对于锂离子电池电芯而言,这两种冷却液的温度都太高了,因为锂离子电池电芯的理想工作温度区间在10到35。因此,为了将锂离子电池电芯的温度保持在35以下以避免造成性能损失和不可逆的老化,当前市场提供了各种方法,一些方法还在研发中。不过,低温环境同样会导致电芯性能损失和不可逆的老化,因此需要对电芯进行加热。

  锂离子电池起初用于汽车时并没有将热管理纳入考虑范围,或者只是使用空冷技术。目前较为先进的电池冷却系统是在电池热管理技术中将车载热管理系统与空调系统相结合的主动冷却电池系统。根据业内专家预测,固态电池要到2030年左右才能实现量产。因此,在温度敏感性较低的新型电池问世之前,热管理技术就显得十分重要了。

 

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