熱管理對于鋰離子電池快充的影響

鋰離子電池體系對于溫度十分敏感，溫度過高會導(dǎo)致電池壽命急劇衰降，溫度過低則容易導(dǎo)致充電析鋰，也會嚴(yán)重影響電池的使用壽命，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)安全事故，因此如何做好熱管理對于提升鋰離子電池的快充性能也有重要的意義。

散熱

根據(jù)散熱介質(zhì)，我們通常可以將散熱系統(tǒng)分為風(fēng)冷散熱、液冷散熱和相變散熱，其中風(fēng)冷散熱成本最低，結(jié)構(gòu)最為簡單，但是散熱效果較差，因此不適合快充系統(tǒng)。液體熱容較高，因此散熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，在一些研究中為了最大程度的改善散熱效果，甚至直接將電池浸入到冷卻液之中，為了避免短路，通常需要采用非電子導(dǎo)體液體，例如去離子水和礦物油等。相變散熱主要是利用材料的相變潛熱吸收電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量，這一策略也存在明顯的缺點(diǎn)，例如環(huán)境溫度過高時，由于材料提前發(fā)生相變，因此無法吸收電池放熱，而且材料一旦發(fā)生相變，從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后，熱導(dǎo)率較低，因此無法及時將電池內(nèi)部的熱量擴(kuò)散出去，

預(yù)熱

鋰離子電池快充除了要解決快充導(dǎo)致的產(chǎn)熱問題外，還需要解決溫度過低時快充容易導(dǎo)致析鋰的問題。在北方地區(qū)的冬天，溫度通常會降的比較低，為了避免充電析鋰，因此在開始充電時需要首先對電池進(jìn)行預(yù)熱，快速讓鋰離子電池的溫度升高到可以充電的溫度，從而縮短充電時間。鋰離子電池預(yù)熱的方式有很多，其中效率最高的為內(nèi)部加熱，常見的內(nèi)部加熱包括放電加熱、交互脈沖加熱和交流電壓加熱，研究顯示通過10mV振幅的交流電流能夠在80s內(nèi)容18650電池從-20℃升溫到20℃，近年來有學(xué)者提出的在電池內(nèi)部預(yù)置加熱片的方式也能夠?qū)崿F(xiàn)電池內(nèi)部的快速加熱。

隨著新能源汽車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，里程焦慮問題已經(jīng)基本解決，而如何縮短充電時間就成為了我們下一個需要克服的難題，快充技術(shù)是縮短充電時間的有效方法，但是如何做好快充卻不是一件簡單事的事情，我們需要從材料的選擇、電極設(shè)計、電池設(shè)計，以及電池組和熱管理系統(tǒng)的設(shè)計等方面綜合考慮，在提升動力電池充電速度的同時又不對動力電池的循環(huán)壽命產(chǎn)生影響。