^ 【技术邻】动力电池热管理方式演变

目前动力电池的热管理经历了几个阶段：

1. 自然冷却阶段

最初动力电池是没有热管理的，动力电池的冷却主要是依靠电池箱体与外界的自然风对流散热。一些电动自行车和小型的EV采用的就是这种方式，自然冷却的电池包产热量少，没有强制冷却的需求，通常电池包的电量也小，约在十几kwh，续航约在100km左右。

自然冷却的电池最大的问题是没有加热系统，低温的使用会导致电池续航衰减和电池的老化。

 

 

2. 强制风冷阶段

随着电池能量密度的提升，慢慢的电池的发展重心从磷酸铁锂电池转到了三元锂电池，电池的产热越来越多。强制风冷是自然冷却和液冷的过渡阶段，通过在电池包内部增加循环风的管路，在一些产热量大的位置开设一些通风管口来增加散热。但是风冷的散热功率较低，散热效率较差，对于高续航的大容量电池包不适合。随着国标对电池包增加了IP67的防水等级要求，强制风冷也会慢慢淡出市场。

 

 

3. 液冷阶段

液冷，即冷却液循环冷却，目前电池包内的液冷常见的有特斯拉的蛇形管液冷系统和奥迪e-tron的底部水冷等，液冷系统内通常包含一个chiller（制冷）一个PTC加热器，以满足不同环境温度和工作状态下的制冷和加热需求。有的热管理系统还会和电机的热管理回路耦合起来，通过三通阀将电池包的热量导至电机散热器。

 

 

以下为新技术扩展，并未广泛应用，目前市场上应用最多的为水冷板底部水冷。

4.冷媒直冷

冷媒直冷即采用制冷剂来对电池包进行冷却，不过存在的主要问题是制冷剂温度降低可能在零下，有可能造成电芯温度控制上的难度，而且还要单独布置一套加热系统。

 

 

5.浸没式冷却

浸没式冷却，顾名思义，是将电池泡在一种绝缘导热材料中，理论上来说，可以保证电芯和冷却介质的充分接触，来保证散热，但是目前技术的实现还有很多问题，目前不是市场上的主流冷却技术。由于没有参加过浸没式冷却系统的设计研发，恕无详述，仅做概念扩展。

 

6.相变储能冷却

 

相变材料，即可以在液态和固态之间切换的一种材料，吸热融化，储存热量，热量释放后凝固，可再次用于吸热。可以循环使用，目前相变材料使用的局限性在于增加相变材料后重量增加较多，会降低整包的能量密度。后期国家补贴退坡后，不知道会不会在市场上看到越来越多的相变材料应用。从储能的角度看，相变材料具备缓冲热突变的能力，不清楚后面会不会用在保温隔热技术上。

 

根据研究结果显示，石蜡-膨胀石墨复合相变材料，可以将系统温差降低至0.2摄氏度（没有提供电池组的详细参数，工况电流大小、电池型号等信息）。同时，研究还证明，相变材料，对于抑制热失控的蔓延有良好效果。

 

石蜡-膨胀石墨复合材料，石蜡作为相变材料，负责热量的吸收和储存，实现温控功能。石墨，具备微观多孔结构。当石蜡相转变成液态，石墨起到完美的吸附作用，避免材料出现液体状态。

 

 

鄙以为，未来的热管理方式随着电池技术的更新而发展，延长电池寿命，降低热失控风险将成为短期内的目标。