相变材料在动力电池热管理中的应用研究进展

路 走高 的局 势 ， 众 多 国 内外 汽 车 厂 商 ， 如 比亚迪 、 奇
瑞、 本 田、 日产 等都 开 始将 研究 重 心转 向电动 汽 车 。如 今， 越 来越 多 的 电动汽 车 相继 问世 ， 并 投入 使 用 。由于
电动 汽车 是一 个 新 生 事 物 ， 在 刚 刚投 入 使 用 的过 程 中 出现 了一 些 问题 ， 比如 最 近 在 上 海 、 杭州 、 乌鲁木齐 出
性有 着重 要影 响 。
在 动力 电池热 管 理 系 统 中 ， 空冷、 液冷 、 相 变材 料 冷却 是较 为 常用 的 ３种 冷却 方 式 。其 中 ， 前 两种 是 主
动热 管理 ， 第 三 种 是被 动 热 管 理 。采 用 强 制 空气 或 液
现 了多起 电动 汽 车 自燃 事故 ， 这 引起 人 们 对 电动 汽 车
２ 相 变 材 料
２ ． １ 分 类 及 性 能
较 适 宜 的温度 是 一１ ０ ～５ Ｏ ℃， 高于 或者 低 于 这个 范 围 ， 电池都 很难 工作 或 者工 作效 率 降低 ； 其次， 由于化 学 反 应 伴 随着热 反 应 ， 实 际 电池 内部 的 温 度 并 不 等 于 环 境
能量 。
冷等 方式相 比， 具有 高效 、 节能 、 温度 波 动 小 、 防止 热 逃 逸等 优 点 ， 但 其 低 导 热 性 能 和 难 以与 其 它 材料 复合 这
两 个 缺 点 一 直 制 约 其 实 现 真 正 应 用 。 介 绍 和 分 析 了 近
年 来相 变材 料 在 动 力 电池 热 管理 方 面 的 应 用 研 究进 展 ， 特 别介 绍 了 高导 热 相 变材 料 的研 究进 展 及 其 实际 应 用效 果 ， 并对 未 来该领 域 的发展 方 向进 行 了展 望 。 关键 词 ： 相 变材 料 ； 电 动汽 车 ； 动 力 电池 ； 热 管理
现 的 一 系列 电 动汽 车 白燃 事 故 。事 故 调 查 表 明 ， 电动 汽 车 出现 上述 问题 ， 与 电池 的热 管 理 不 当有 着 直 接 关 系 。研 究 表 明 ， 温 度 对 电 池 Байду номын сангаас性 能 有 着 重 要 的影 响 。
首先 ， 电池 的 充 放 电 反 应 是 在 一 定 温 度 范 围 内 发 生 的 ，
益受 到科 学界 和 工业 界 的重 视 ， 相 关 研 究 报道 和专 利 日益 增多 ［ ３ ］ ， 并 已有 公 司推 出 了商 业 化 产 品 。现 在 ， 相变 材料 吸热 已经成 为 动力 电池 热管理 中的一 种 重要 模式 。本 文主 要介 绍 了近些年 来 国 内外 在 相变 材 料用 于动 力 电池热 管 理 方 面 的研 究 进 展 ， 并 展 望 了该 领 域 未来 的发 展趋 势 。
（ １ ．北 京 汽车 新能 源汽 车有 限公 司 ， 北京 １ ０ ２ ６ ０ ６ ； ２ ．中 国科 学 院化学 研究所 ，北京 １ Ｏ Ｏ １ ９ ０ ） 摘 要 ： 面对 全 球 能 源 短 缺 、 环 境 污 染 等 问题 ， 电动
汽 车成 为一 种 重 要 的 替代 交 通 工 具 。近 两 年 ， 国 内出
１ 引 言
电动 汽车 由于其零 污 染 、 零排 放 、 能量 利 用 率 高等 优 点 而成 为 当今 汽车行 业 的研 究 热点 。面对 当今油 价
一
收和 释放 相变 潜 热 的材 料 ， 在 能量 存 储 方 面有 重 要 的 应用 。近 年来 ， 相 变 材料 用 于动 力 电池 热 管理 系统 日
安全 性 的 高度 关 注 。事 故 调 查 结 果 表 明 ， 多数 事故 的
原 因 与 电池 安 全 性 相 关 ， 而 电 池 的 热 管 理 方 式 又 对 电 池 的 安 全 性 有 至 关 重 要 的 影 响 。 相 变 材 料 用 于 动 力 电 池 热 管 理 系统 是 一 个 新 兴 的 发 展 方 向 ， 与传 统 空 冷 、 液
此， 传 统 的热管 理 方 式 在 能 量 的合 理 利 用 以及 在 车辆
小型 化方 面都 存在 局 限性 。寻找更 为完 善 的热 管 理 系 统则 成为 电动 汽车 发展 的重要 组成 部分 。 相变 材料 （ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ） 是 一 种 能 够 吸
冷最 为 常用 ， 但 该 系统需 要风 机 、 泵、 加 热器 等 附件 ， 这 使得 结构 庞 大而 复 杂 ， 同时 也 消 耗 电池 能 量 。丰 田公
司的普锐 斯 （ Ｐ ｒ ｉ ｕ ｓ ） 混 合 动 力汽 车就 是这 样 一 个例 子 。 它装 备 了一套 复 杂 的空气 冷 热 管 理 系 统 ， 其 目的是 抑 制热 问题 对 电池 的伤 害 ， 但是 却 利 用 了 电池 约 ４ Ｏ 的
中 图 分 类 号 ： ＴＭ ９ ｌ ｌ 文献 标识 码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． ２ ２ ． ０ ０ １
由以上例 子 可 以看 到传 统动 力 电池热 管 理方 式存
在 的不 足之处 ： （ １ ）系 统 复杂 且 占用空 间较 大 ； （ ２ ）电 池 释放 的热 能未 能 回收利 用 ， 在损 伤 电池 的 同时 未 能 达到 节 能减排 的效 果 ， 没 能 达 到 能 量 的合 理 利 用 。因
王彦红 等 ： 相 变 材 料 在 动力 电 池 热 管 理 中 的应 用 研 究 进 展
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ — ３ ２ １ ３ － ０ ６
相 变 材 料 在 动 力 电池 热 管 理 中的 应 用 研 究 进 展
王彦 红 ， 张 成 亮 ， 俞 会 根 ， 盛 军 ， 宋 佳 ， 曹艳 军