Comosl锂离子电池散热
投稿｜热流Es编辑｜小苏审核｜赵佳乐图｜（除特殊标注外）由软件截图提供锂离子电池在充放电过程中会产生热量，如果不及时散热，可能会影响电池的性能、寿命，甚至存在安全隐患。以下是一些常见的锂离子电池散热方式。自然散热对于一些功率较低、产热较少的锂电池设备，如小型便携式电子产品，可依靠设备自身的外壳进行自然散热。通过外壳材料的热传导，将电池产生的热量散发到周围环境中。这种方式结构简单、成本低，但散热效果有限，仅适用于散热需求小的场景。风冷散热强制风冷在锂电池系统中安装风扇，通过风扇强制空气流动，带走电池表面的热量。风冷系统通常包括风扇、风道等部件。风道的设计要保证空气能够均匀地流过电池组，以提高散热效率。这种方式散热效果较好，成本相对较低，维护也比较方便，广泛应用于电动汽车、储能电站等领域。被动风冷利用自然对流原理，通过设计合理的通风通道，使热空气自然上升，冷空气自然流入，实现空气的循环散热。一些户外储能设备会采用这种方式，它不需要额外的动力设备，但散热效率相对强制风冷较低。液冷散热使用冷却液（如水、乙二醇等）作为散热介质，通过循环系统将电池产生的热量带走。液冷系统一般由冷却管道、水泵、散热器、储液罐等组成。冷却管道通常安装在电池组之间或电池模块内部，使冷却液能够与电池充分接触，有效吸收热量。液冷散热具有散热效率高、温度均匀性好等优点，能更好地控制电池温度，但系统相对复杂，成本较高，常用于对散热要求较高的电动汽车、高端储能设备等领域。相变材料散热相变材料是一种在特定温度下发生相变（如从固态变为液态）时会吸收或释放大量热量的物质。将相变材料应用于锂电池散热，当电池温度升高时，相变材料吸收热量发生相变，从而抑制电池温度的上升。当电池温度降低时，相变材料又会释放热量，恢复到原来的状态。这种散热方式具有较高的能量储存密度，能够在一定时间内有效控制电池温度，但相变材料的选择和封装技术要求较高，目前尚处于研究和推广阶段。热管散热热管是一种高效的传热元件，由管壳、吸液芯和工质组成。热管的一端与电池表面接触，吸收电池产生的热量，使工质蒸发变成蒸汽，蒸汽在管内流动到另一端，通过散热片等将热量散发出去，蒸汽冷却后凝结成液体，在吸液芯的作用下回流到吸热端，如此循环往复，实现高效散热。热管散热具有传热效率高、等温性好等优点，但成本较高，结构复杂，一般应用于一些对散热性能要求极高的锂电池设备中，如航空航天、高性能计算等领域。在实际应用中，通常会根据锂电池的使用场景、功率大小、成本限制等因素，选择合适的散热方式或多种散热方式组合使用，以达最佳的散热效果，确保锂电池的安全稳定运行。物理建模根据某品牌电池搭建的物理模型、计算过程设置的材料参数及物理场边界条件见图1。图1.物理建模网格划分在锂电池散热研究里，网格划分极为关键。因锂电池结构与散热机制复杂，需合理划分网格来精准模拟。对于电池本体，采用结构化网格，在空气散热等关键区域加密，保证细节捕捉。流体流动部分，鉴于其形状规则，可设较大尺寸网格以提升运算效率。而电池与散热通道的接触界面，要精细划分，使热传导模拟更准确。网格质量影响模拟精度，需检查扭曲度、纵横比等指标，及时优化。合理的锂电池散热网格划分，能为后续热分析提供坚实基础，助力高效散热方案开发。图2.网格分布结果展示计算模拟结果如下所示。图3.流速分布图4.压力分布图5.温度分布图6.温度和速度分布来源：Comsol有限元模拟
