离子电池浸�冷却的多物理场数值分析用于热管理

电池热管理系统（BTMS）对于锂离子电池（LIBs）的高效安全运行至关重要，尤其是对于产生大量热量的快充放电应用。强制浸�冷却法指示一种有效的冷却方式，即介质流体直接接触LIB电池单元。然而，由于其复杂性质，需在浸�冷技术广泛应用于商业系统之前，对其背后的物理机制——包括耦合的电化学、热、流体与机械效应——进行彻底理解。本文发展了一种 fully耦合的数值模型方法，联合求解电池单元与流体域的详细电化学模型与热流体传输模型。计算电化学与热力学响应后，还估算了由于离子扩散和温度升高产生的单元内机械应力，这些应力影响可靠性。为评估强制浸�冷却效果，本研究针对不同放电电流的圆柱形18650电池单元，评估了多种配置方案。比较了两种液体（去离子水与矿物油）在三个不同流体质量流速下的强制浸�冷却。结果凸显了电化学与传热现象之间的强烈耦合效应。通过跨液体与流速进行比较，本文定义了一种新型指标，用于考虑不同流参数下的冷却能力。总体而言，本研究为设计基于浸�冷的BTMS提供了有价值的见解，包括选择强制浸�冷却规格，使温度控制在不显著损失容量的前提下实现。