资讯动态

什么是电池热管理技术？有哪些散热方式?

电池热管理技术简介

集装箱式锂电池储能系统作为一种新型储能设备，具有能量密度高、寿命长、可靠性高、环境适应性强等优点，在电网系统、工业园区供电、移动应急供电等方面具有广泛的应用。作为储能系统核心设备锂电池对温度较为敏感，环境温度的波动对锂电池的可靠性、寿命及性能都有着很大的影响，为提升储能系统的安全性能，延长储能系统的使用寿命，要将电池包内温度维持在一定适宜范围。合理的热管理设计对储能系统至关重要。

目前，电池主要冷却方式：风冷、液冷、直冷、热管/均温板换热

风冷散热

A 自然风冷

自然风冷主要依靠电池箱体与外界的自然风对流散热，冷却空气不直接接触电芯外表面；

自然冷却的电池包产热量少，没有强制冷却的需求。自然风冷的优点是：结构简单，易维护，无额外成本，无漏液等风险；缺点主要是空气的比热容低，导热系数也很低，因此换热效率差，电池温度始终高于环境温度，目前主要在一些电动自行车和小型的EV等发热功率小的纯电动慢充车型中使用。

B 强制风冷

强制风冷的原理是通过风扇将冷却空气引入箱体内部，以一定的流速掠过模组或电池外表面，带走热量。强制风冷具有结构简单，成本低，无泄露等优点。但换热效率低，均温性差的缺点；主要应用于纯电动快充车型和混合动力车型。

优良的散热结构设计将改善电池箱内不同电池模块之间的温度差异，根据风在在电池组内的流通方式主要分为串行通风和并行通风两种方式。

串行通风时，冷却空气与电池进行热交换，不断被加热，使得工质入口侧区域的电池却效果优于出口侧，电池组内的温差较大；

并行通风时，冷却空气流经电池组各流道之间的流量相等，电池组的温度一致性较好。

液冷散热

液冷散热的原理是通过液体对流换热，将电池产生的热量通过液冷系统带到空调系统；

通过接触方式可以分为间接接触液冷和直接接触液冷，其中，间接接触液冷散热以液冷板为代表，直接接触液冷散热以浸没式冷却为代表。

A 间接接触型液冷散热

间接接触型液冷散热为冷却液在冷却管/板中流动，与电池间接接触换热。液冷系统的核心为冷水机和液冷板，通过液冷板上分布的流道和电芯间接接触进行换热。

• 优点：液冷工质在管内/液冷板内流动，可实现热量的定向流动，便于维护、设计灵活，属于分散式散热、高温适应性强。

• 缺点：冷却成本高、考虑到管道连接处腐蚀、漏液与堵塞的风险，系统复杂程度较高，技术难度较高。

B 直接接触型液冷散热

直接接触型液冷散热是近年来新诞生冷却技术。一般以浸没式液冷为代表，将以电子氟化液为代表的绝缘冷却介质直接接触储能电池组件。实现快速的热交换。但当前直接接触型液冷的应用仍不成熟，仍需考虑器件密封、漏液与腐蚀等风险。

• 优点：散热所需能耗更低，温度均匀，冷却效率高。

• 缺点：氟化液、单项油等冷却液价格昂贵且易损耗，维护检修麻烦。

液冷工质时液冷系统的工作介质，在选择液冷工质时，需要从传热能力、黏度、使用温度范围、电绝缘性、腐蚀性、可燃性、毒性以及成本等方面综合考虑。

直冷散热

直冷的原理是采用制冷剂来对电池包进行冷却，利用制冷工质的相变制冷带走热量，具有高换热效率，结构紧凑，重量轻的优点。主要缺点是制冷剂的温度、压力、流量不易控制造成电芯温度控制上的难度，需要单独布置一套加热系统。同时，直冷系统运行过程中，由于直冷板存在流阻将产生制冷剂压损，导致饱和温度降低，在直冷板表面产生横向温差，且这一现象随着直冷板的增大而增大，而采用多并联管道的直冷板，其制冷剂流量的均匀性分配难度较大。

热管和均温板散热

热管和均温板的工作原理大体相似，都是在真空的封闭腔体内工质相变来实现换热。具体来讲，热源处的热量被传导到均温板的蒸发端，内部的工质会迅速吸收热量，并产生气化，这时，蒸汽因吸收热量膨胀，便从均温板的高压区向低压区移动，蒸汽向低压区移动的过程中，接触到温度较低的内壁（冷源）时会迅速产生凝结现象，释放热量，进而液化为液体，再由腔体内壁的毛细作用回流到蒸发端，简而言之，就是冷却工质不断的在液体和气体之间切换，形成一个循环的散热系统。

均温板和热管不同的地方在于热管的传输路径是一维的，传递方向单一，而均温板的热量传递路径是二维的，热量可以向多个方向传导，效率也更高。

• 优点：属于被动式冷却，不需要额外能量供应，作为导热效率更高，器件均温性更强，更加安全可靠。

• 缺点：仅为导热器件，需要借助风冷、液冷等方式散热，技术门槛较高。