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近日，中國科學院廣州能源研究所董凱軍研究團隊在鋰電池相變材料液冷復(fù)合熱管理技術(shù)研究方面取得新進展。

鋰電池是推動我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組件，被廣泛應(yīng)用于電動車和儲能領(lǐng)域。鋰電池發(fā)熱功率與運行風險隨著充放電倍率的提高而顯著增加，高效可靠的電池熱管理系統(tǒng)對鋰電池安全運行至關(guān)重要?？蒲袌F隊提出了一種基于嵌入式相變材料液冷復(fù)合冷板的電池熱管理系統(tǒng)（EHCP-BTMS），能夠結(jié)合主被動冷卻技術(shù)有效控制鋰電池溫度，并具備良好節(jié)能潛力，為高倍率下鋰電池安全運行提供了高效節(jié)能的熱管理解決方案。

圖1 嵌入式相變材料液冷復(fù)合冷板內(nèi)部結(jié)構(gòu)及熱管理系統(tǒng)布置方式

科研團隊建立了考慮相變材料潛熱恢復(fù)性能和流動能耗的綜合評價方法，對液冷流道的流形、截面形、截面積、通道數(shù)和波動振幅進行了全面結(jié)構(gòu)優(yōu)化，基于優(yōu)化后的復(fù)合冷板結(jié)構(gòu)構(gòu)建側(cè)面冷卻的緊湊式電池模組熱管理系統(tǒng)，并提出一種基于時間的提前關(guān)斷策略，利用多目標優(yōu)化遺傳算法(MOGA)，以電池最大溫度、電芯單體最大溫差和液冷系統(tǒng)能耗為目標參數(shù)，對涵蓋液冷運行參數(shù)、相變材料性能參數(shù)和關(guān)斷時間等5個關(guān)鍵參數(shù)進行多參數(shù)優(yōu)化。

結(jié)果表明，在最優(yōu)參數(shù)下，電池組3C放電過程中的最高溫度為39.70 ℃，最大溫差為4.90℃，泵耗相比連續(xù)液冷策略降低了80.80%。該研究成果可為高倍率下降低單體電池溫差以及熱管理系統(tǒng)節(jié)能運行提供技術(shù)支撐。

圖2 ?(a)多目標優(yōu)化前與(b)優(yōu)化后電池模組溫度分布對比

研究得到國家自然科學基金項目、廣州開發(fā)區(qū)國際科技合作項目等資助。以上研究發(fā)現(xiàn)已申請發(fā)明專利，相關(guān)成果以Multi-objective optimization of battery thermal management system based on a novel embedded hybrid cooling plate considering time-based early shutdown strategy為題發(fā)表于Energy期刊（第一作者碩士生蔡云翔, 通訊作者孫欽、董凱軍）。

原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.133419