مع زيادة مبيعات وملكية مركبات الطاقة الجديدة، تحدث أيضًا حوادث حريق لمركبات الطاقة الجديدة من وقت لآخر.يعد تصميم نظام الإدارة الحرارية مشكلة عنق الزجاجة التي تقيد تطوير مركبات الطاقة الجديدة.يعد تصميم نظام إدارة حرارية مستقر وفعال ذو أهمية كبيرة لتحسين سلامة مركبات الطاقة الجديدة.
النمذجة الحرارية لبطارية Li-ion هي أساس الإدارة الحرارية لبطارية Li-ion.من بينها، تعد نمذجة خصائص نقل الحرارة ونمذجة خصائص توليد الحرارة جانبين مهمين في النمذجة الحرارية لبطارية الليثيوم أيون.في الدراسات الحالية حول نمذجة خصائص نقل الحرارة للبطاريات، تعتبر بطاريات الليثيوم أيون ذات موصلية حرارية متباينة الخواص.لذلك، من الأهمية بمكان دراسة تأثير مواضع نقل الحرارة المختلفة وأسطح نقل الحرارة على تبديد الحرارة والتوصيل الحراري لبطاريات الليثيوم أيون لتصميم أنظمة إدارة حرارية فعالة وموثوقة لبطاريات الليثيوم أيون.
تم استخدام خلية بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بقدرة 50 أمبير كموضوع بحثي، وتم تحليل خصائص سلوك نقل الحرارة الخاصة بها بالتفصيل، وتم اقتراح فكرة جديدة لتصميم الإدارة الحرارية.يظهر شكل الخلية في الشكل 1، وتظهر معلمات الحجم المحددة في الجدول 1. يتضمن هيكل بطارية الليثيوم أيون عمومًا قطبًا موجبًا، وقطبًا سالبًا، وإلكتروليتًا، وفاصلًا، ورصاص قطب موجب، ورصاص قطب كهربائي سالب، ومحطة مركزية، المواد العازلة، صمام الأمان، معامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC)(سخان سائل التبريد PTC/سخان الهواء بي تي سي) الثرمستور وحالة البطارية.يتم وضع فاصل بين قطع القطب الموجب والسالب، ويتم تشكيل قلب البطارية عن طريق اللف أو يتم تشكيل مجموعة القطب عن طريق التصفيح.قم بتبسيط بنية الخلية متعددة الطبقات إلى مادة خلية بنفس الحجم، وإجراء معالجة مكافئة على المعلمات الفيزيائية الحرارية للخلية، كما هو موضح في الشكل 2. من المفترض أن تكون مادة خلية البطارية وحدة مكعبة ذات خصائص توصيل حراري متباينة الخواص ، ويتم تعيين الموصلية الحرارية ( lectz ) المتعامدة على اتجاه التراص لتكون أصغر من الموصلية الحرارية ( lect x، lecty ) الموازية لاتجاه التراص.
(1) ستتأثر قدرة تبديد الحرارة لنظام الإدارة الحرارية لبطارية الليثيوم أيون بأربعة معلمات: التوصيل الحراري المتعامد مع سطح تبديد الحرارة، ومسافة المسار بين مركز مصدر الحرارة وسطح تبديد الحرارة، و حجم سطح تبديد الحرارة لنظام الإدارة الحرارية، والفرق في درجة الحرارة بين سطح تبديد الحرارة والبيئة المحيطة.
(2) عند اختيار سطح تبديد الحرارة لتصميم الإدارة الحرارية لبطاريات الليثيوم أيون، يكون مخطط نقل الحرارة الجانبي لكائن البحث المحدد أفضل من مخطط نقل الحرارة للسطح السفلي، ولكن بالنسبة للبطاريات المربعة ذات الأحجام المختلفة، فمن الضروري لحساب قدرة التبديد الحراري لأسطح تبديد الحرارة المختلفة من أجل تحديد أفضل موقع للتبريد.
(3) يتم استخدام الصيغة لحساب وتقييم قدرة تبديد الحرارة، ويتم استخدام المحاكاة العددية للتحقق من أن النتائج متسقة تمامًا، مما يشير إلى أن طريقة الحساب فعالة ويمكن استخدامها كمرجع عند تصميم الإدارة الحرارية من الخلايا المربعة.(BTMS)
وقت النشر: 27 أبريل 2023
