动力锂离子电池温度场热分析

为了更好地掌握锂离子电池放电时电池内部温度场的分布,对电池放电时产生的热量进行管理,建立了锂离子电池放电时的数学物理模型。利用热分析软件Ansys,以ICR65/400型锂离子电池为例,建立了电池的二维热模型,对电池放电时的温度场进行了仿真分析。模拟了电池内部不同热生成率及电池与外界环境不同换热方式时,电池内部温度场及最高温度的分布,并分析了电池内部热生成率及辐射换热对电池内部温度场分布的影响。结果显示,电池内部最高温度及温度场的分布与电池热生成率、电池换热方式有很大关系。在自然对流换热方式时,辐射换热散发的热量占全部热量的5.6%~17.9%。而在强制对流换热时,辐射换热散发的热量几乎可以忽略不计。     

考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明:圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。     

VDA方形动力锂电池生热特性仿真分析与研究

研究动力锂电池的生热特性是解决纯电动汽车电池包散热问题的前提,运用ANSYS有限元仿真软件,对车载VDA(德国汽车工业联合会)高能量密度卷绕式方形电池单体进行生热温度场仿真分析,模拟了在不同放电倍率和环境温度条件下,电池温度场的变化。结果表明,在自然对流换热条件下,随着环境温度增加,放电倍率增大,电池温升明显;电池的温差随着放电倍率的增加而增加,而随着环境温度的增加反而降低;电池内核温度最高,对比层叠式电芯热模型,卷绕式电芯的热量从几何中心向四周均匀分散。     

海水电池用Mg-Ga-Hg合金在模拟深海环境下的性能

采用失重法和开路电位、恒流放电等电化学测试方法评价了模拟深海环境下Mg-Ga-Hg合金出厂态和间歇工作过程中的电化学性能。结果表明,在4℃、4 cm/s下,Mg-Ga-Hg合金的开路电位低于-1.95 V且自放电速率较慢;在1~9 m A/cm~2下放电时,稳定工作电位低于-1.90 V,电流效率维持在50%以上。此外,出厂态和间歇工作时的Mg-Ga-Hg合金均可快速启动,适合用作海水电池的负极材料,以满足深海观测仪器长期供电需求。     

深海潜标系统的锂电池保温材料效果研究

深海潜标系统的锂电池保温对其放电效率有较大影响,以为潜标系统供电的锂电池保温材料为研究对象,进行数值模拟与实验研究,分别对加入保温材料石蜡、聚氨酯发泡、气凝胶毡的锂电池及无保温材料锂电池在相同条件下进行内部温度与放电效率比较分析。用无保温电池作为对照实验,发现合理地加入保温材料可以有效提高海洋锂电池的放电效率。实验研究结果对潜标系统电池的保温材料的选择具有一定的指导意义。     

锂离子蓄电池温度场分析

锂离子蓄电池凭借其性能优点在各方面都得到了大量应用,但其在应用过程中的发热问题不仅影响锂离子蓄电池的性能,也产生安全隐患。因此提出用有限元软件ANSYS对Sony(US18650)型锂离子蓄电池进行温度场分析,并讨论了不同放电速率和对流换热系数对电池温度场的影响。结果表明,放电速率和对流换热系数对电池的温度场有着明显的影响。     

深海双层保温电池舱设计及温度场数值模拟

针对深海低温条件下海洋观测锂电池放电能力弱的情况,设计了一种深海耐压双层保温电池舱。利用ANSYS Workbench软件仿真分析了在不同保温层厚度下电池舱内温度分布情况以及电池舱内温度随时间的变化关系。仿真结果显示,随着保温层厚度的不断增加,电池舱内温度不断升高,温度达到稳定的时间也在不断增加,并且发现选用真空保温层2 mm,聚氨酯保温层5 mm的组合保温方式最有效。     

海拔高度对锅炉对流受热面总传热系数的影响

分析研究了高海拔环境下气压降低对锅炉对流受热面总传热系数的影响。结果表明对于锅炉对流受热面,随气压降低烟气侧对流换热系数不变,辐射换热系数减小,污染系数亦减小,但总传热系数缓慢增大,并根据对烟气动能的分析提出了低气压条件下污染系数的计算方法。     

安全壳内水蒸气凝结换热的数值模拟

对安全壳大气空间内蒸汽与空气混合后在钢制安全壳壁面凝结换热特性的研究是研究PCCS系统的关键问题之一。应用计算流体力学分析方法,通过加载计算含空气蒸汽凝结换热的UDF模型实现利用FLUENT软件对安全壳内蒸汽凝结的三维数值仿真研究。计算分析得到在蒸汽冷凝总的换热过程中凝结换热量是对流换热量的2~3倍,凝结换热系数和对流换热系数都随着蒸汽质量分数的增加而增大,且沿安全壳壁面从上到下是递减,以及对比Uchida关联式和Zhang的冷凝实验关联式对凝结换热的影响。     

锂离子动力电池的三维热模型

研究了圆柱形、方形和软包三种不同结构设计以及放电倍率和换热系数对锂离子动力电池温度场分布的影响。结果表明,电池正极极柱和边缘温度最低的结构设计是软包,其次是圆柱形,温度最高的是方形;随着放电倍率的增大,电池各部分的温度均不断增大,放电倍率越大,温升速率越快,尤其是在大倍率放电情况下,温度几乎呈直线增加;增大对流换热系数,电池最高温度处(铝极耳)温度逐渐下降,中心处温度变化更为明显,但增大对流换热并不能无限制地降低电池温度。