关键词： 磷酸铁锂储能电池   过充热失控   气体探测   锂枝晶感知   安全预警  

摘要： 锂离子电池以其使用寿命长、绿色环保等优点,已成为最具竞争力的电化学储能技术之一。其中,磷酸铁锂电池因其在能量密度、成本等方面的优势,而广泛应用于电网大规模储能领域。然而,包含磷酸铁锂电池在内的锂离子电池运行中所固有的发热特性,以及储能的工况特点（恒温、静态）,使得过充成为储能电池发生热失控连锁灾难的最大威胁。目前,用于磷酸铁锂储能电站的消防报警技术主要依靠高温或可见烟监测装置,属于事故后报警。本文从磷酸铁锂电池过充热失控过程及电化学反应机理出发,开展了电池单体、模组及簇级别过充实验,提出了一种基于氢气探测的锂枝晶生长感知方法,用于磷酸铁锂储能电池的安全预警。首先,通过自组装锂离子电池并搭建过充实验平台,实现了锂枝晶生长的原位探测以及电池过充产气的气相色谱在线探测。实验发现在过充初期,常温环境条件下,石墨负极出现锂枝晶并伴随有氢气泡产生。理论计算表明,即使微米尺度的锂枝晶金属(约2.86×10-4 mg,相当于一个半径约为50μm的金属锂颗粒),也能产生足够浓度的氢气供气相色谱检测到。通过设计对照实验,验证了磷酸铁锂电池在过充条件下,其氢气的产生来源于锂枝晶和电极黏结剂之间的反应,为基于氢气探测的磷酸铁锂储能电池安全预警提供了理论依据。其次,搭建了磷酸铁锂单体电池热失控及气体探测实验平台,开展过充热失控及氢气在线探测实验,同时进行可见光监控和电池表面温度监测,验证了氢气探测对于实际储能用磷酸铁锂电池的有效性。在真实储能舱环境中搭建实验平台,并对磷酸铁锂电池模组（8.8 k Wh）进行过充实验,对热失控的6类特征气体（氢气、一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、氟化氢和二氧化硫）进行在线探测。结果表明,与其它气体相比,氢气在火灾前13分钟率先被探测到,与其它种类气体相比具有明显的超前性,且探测到氢气时电池模组表面温升仅为20 ~oC左右。最后,为了验证氢气探测在安全预警现场应用中的可靠性和实用性,本文在真实储能舱内搭建了电池簇（9模组,79.2 k Wh）过充实验平台,实验条件更接近真实储能运行环境。结果表明,在磷酸铁锂电池过充初期,仍能探测到氢气产生。在探测到氢气的同时,立即切断电源,可迅速抑制电池内部热量积聚,不会产生任何可见烟或明火。氢气探测实现了磷酸铁锂储能电池的过充预警,将大幅提高电网大规模储能的安全水平。

关键词： 锂离子电池电极材料   酸洗铁红   氧化铁   硫化亚铁   磷酸铁锂  

摘要： 为实现酸洗铁红的高附加值利用,本文以酸洗铁红为原料,针对铁基锂离子电池电极材料α-Fe2O3和FeS充放电循环过程中体积膨胀,和LiFePO4/C电导率低等问题,对铁基电极材料进行异类离子铁位掺杂、原位硫化复合和碳热还原阴离子掺杂改性,系统研究了所得材料的微观结构和电化学性能。采用简单固相法惰性气氛下制备了 Cr掺杂α-Fe2O3负极材料。第一性原理计算,表明Cr掺杂可以减小α-Fe2O3的禁带宽度,导致杂质能级的出现,提高电导率。同时XPS分析表明,高价离子的电子补偿和氧空位的出现是改善α-Fe2O3电化学性能的重要原因。掺杂量为4%的样品在0.1 A g-1电流密度下,放电和充电比容量高达1624/1065.9 mAh g-1,循环150圈后,仍能保持971.3 mAh g-1的可逆比容量。以酸洗铁红作为铁源,采用简单的原位硫化酸洗铁红的方法,通过控制硫源的添加量制备了不同复合比例的FeS/Fe304复合材料和纯FeS。电化学测试表明,独特的复合材料结构设计可以显著提高FeS的综合电化学性能,表明FeS与Fe3O4之间的协同效应是改善电化学性能的重要原因。0.1 A g-1电流密度下,初始放电和充电比容量分别为1182.0和994.7 mAh g-1。0.5 A g-1电流密度下循环300次后仍能保持414.8 mAh g-1的可逆容量。采用酸洗铁红作为铁源,制备了 LFP/C正极材料。通过正交实验优化了实验条件,然后在此基础上进行掺杂改性,优选出3%的Cl掺杂LFP/C正极材料。电化学测试表明,在0.1 C倍率下获得了 164.1 mAh g-1的初始比容量。先在0.1 C电流密度下循环100次,然后在10 C电流密度下循环500次,仍能保持96.4 mAhg-1的可逆比容量。

关键词： 石墨烯   磷酸铁锂   硬碳   锂离子电容电池   预锂化   长循环  

摘要： 锂离子电池是一种高比能量的二次电池,而超级电容器在比功率和循环寿命方面具有突出优势。将超级电容器与锂离子电池技术相融合而产生的锂离子电容电池兼有锂离子电池高能量密度和超级电容器高功率密度、长寿命的特点,是一类很有应用前景的电化学储能技术。石墨烯具有独特的二维形貌、高的电导率和大的比表面积,在电化学储能领域应用优势突出。本文在磷酸铁锂为正极、硬炭为负极的锂离子电池的正极中加入电容炭材料,构筑了锂离子电容电池体系,对石墨烯在锂离子电容电池中的应用进行了研究,获得了兼有高能量和高功率的储能体系。以石墨烯作导电剂,在磷酸铁锂中加入不同用量的活性炭做正极、硬碳做负极,探讨了锂离子电容电池在预锂化与未预锂化时的电化学性能差异和不同活性炭含量时质量容量的匹配。结果表明,电容电池未锂化时,由于在负极形成固体电解质膜(SEI膜)消耗了大量的正极活性锂,使锂离子电容电池的首效很低;锂离子电容电池在预锂化后,不仅提高了其首效,而且其能量密度和功率密度也得到显著改善。活性炭含量对正负极的质量容量匹配有显著影响,在活性炭含量为10%和20%时,A/C(A、C分别为负极和正极的质量容量)的比值分别为1.0和1.05时其电化学性能最优,而活性炭含量为50%和80%时,最优的A/C比值分别为1.2和2.0。使用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并在800℃高温下制备出还原氧化石墨烯(rGO)。利用rGO的高导电性和较大的比表面积,将rGO与磷酸铁锂进行简单地研磨后作正极,硬碳作负极,制备锂离子电容电池。研究了 A/C值为1.0时不同rGO含量的锂离子电容电池的电化学性能。在5C的大电流密度下,LrGO10-HC、LrGO20-HC和LrGO30-HC电容电池基于正极材料的比容量分别为104.13mAh g-1、105.34 mAh g-1和90.94 mAh g-1,且循环2000次后其容量保持率分别为86.37%,88.48%和85.01%。可见,rGO的添加量为20%时,制备出的电容电池具有最优的循环稳定性和倍率性能。将GO与活性炭YP进行水热处理获得具有三维导电网络和高比表面的石墨烯/活性炭气凝胶(GO@ACl),从而提升了材料的导电性、增加了离子传输通道。将GO@AC1与磷酸铁锂材料作正极、硬碳作负极组装成锂离子电容电池(标记为LrGO/AC-HC),在充放电过程中有明显的电容行为,在0.2C,1C,5C和15C下,LrGO/AC-HC电容电池基于正极质量的比容量分别为168.3 mAhg-1,165 mAhg-1,136.1 mAhg-1 和 83.5 mAh g-1;而LrGO30-HC电容电池的比容量分别为147.1mAh g-1,149.1 mAh g-1,129.8 mAh g-1和83.4 mAh g-1。因此,相比于LrGO30-HC电容电池,LrGO/AC-HC电容电池的倍率性能略有提高,这是因为GO@ACl气凝胶材料相比于石墨烯材料而言,具有三维结构,并且有更大的比表面积,使复合材料发生电化学反应的位点增多,倍率性能得到改善。

关键词： 室温准解离态LiPF6   解离机理   复合固态电解质   磷酸铁锂   固态电池  

摘要： 电解质是电化学储能系统必不可少的组成部分,人们追求的高能量、高安全性固态电池则主要依赖于固态电解质的突破。结合固态电解质的发展历史和现状,本文提出了制备新型复合固态电解质“两步走”的思想:首先制备室温条件下准解离态的锂盐,然后通过与聚合物PEO(聚氧化乙烯)复合构建可应用于固态电池体系的复合电解质膜。取得的主要结果如下:1.制备了基于ZIF-8(沸石咪唑骨架材料)室温下准解离态LiPF6(六氟磷酸锂)复合材料,其室温下电导率为7.20×10-6 S cm-1。2.结合理论计算,探讨了 LiPF6的解离的机理。ZIF-8的咪唑环可以和锂离子发生相互作用,驱动锂盐LiPF6一定程度的解离,使其“蓬松化”,同时固态EC作为稳定剂,实现了室温下准解离态的锂盐。3.以准解离态LiPF6为基础,制备了性能优异的复合固态电解质膜。将固体准解离态LiPF6复合材料与PEO复合,获得柔性复合固态电解质膜(HSE)。该膜材料室温条件下具有1.07×10-3 S cm-1的离子电导率,良好机械强度、柔韧性和界面兼容性。4.构建了基于HSE的全固态磷酸铁锂电池(LFP)。全固态电池表现出优异的电化学性能:在室温0.5C倍率条件下,LFP电池可达142.2 mAh g-1初始放电比容量。固态电池循环200圈后,容量几无衰减。5.通过联苯胺与1,3,5-三甲基间苯三酚缩合反应合成了 COF-TpBD材料(共价-有机框架化合物),采用与ZIF-8促进锂盐解离的相似机理,准解离态的LiPF6复合材料,其室温电导率为1.05 × 10-6 S cm-1的电导率。与PEO复合后制备的复合膜,室温下拥有3.28×10-4 S cm-1的离子电导率。将其应用于LFP固态电池体系中,室温0.2 C的倍率条件下展现了 140.9 mAh g-1的初始放电比容量;经200圈循环后,仍有约138.9 mAh g-1的容量发挥,循环稳定性非常优异。

关键词： 水热法   共沉淀法   锂离子电池   FePO4前驱体   LiFePO4正极材料  

摘要： LiFePO4是锂电池中重要的正极材料,具有循环性能好、安全性高、环境友好等优点。但是自身电导率低、离子扩散系数低、振实密度不高等问题制约了其发展。影响其性能的核心因素是形貌、纳米化以及导电率。本论文围绕控制纳米化和导电率问题展开研究,为了实现LiFePO4纳米化,首先从FePO4前驱体着手,在磷酸铁的晶体生长过程中通过添加表面活性剂来控制晶体形貌以及实现纳米化;同时我们还研究了合成方法对磷酸铁锂的影响,特别是专注包覆方法和包覆材料,本文的具体工作和研究成果如下:首先通过选取Fe（NO3）3·9H2O、NH4H2PO4为原料,通过水热法合成FePO4前驱体,利用XRD、SEM、TG、FTIR等物相分析探究不同的p H、反应时间、反应温度对前驱体的影响。实验表明水热法制备出的磷酸铁为FePO4·H2O,p H为1.45、反应温度为120℃、反应时间为6h时,可以获得结晶和形貌较好的产物。通过加入四种不同的表面活性剂CTAB、抗坏血酸、PVP和吐温-20对前驱体的形貌结构进行改性。结果表明加入3%CTAB时,生成的产物形貌最为规整,尺寸粒径较小,可以获得球形可控微纳米FePO4前驱体。随后通过共沉淀法、一步水热法、两步水热法制备LiFePO4正极材料,对三种制备方法的产物进行结构表征和电化学分析。实验得出了通过两步水热法制备的LiFePO4正极材料首次放电比容量为120.3m Ah/g,在100次充放电循环后容量保持率仍有91.8%。共沉淀法制备出的LiFePO4正极材料其首次放电比容量为103.2m Ah/g。一步水热法合成的LiFePO4正极材料其首次放电比容量为113.4 mAh/g。综合比较三种不同的制备方法合成LiFePO4正极材料,通过分析对比其形貌结构和电化学性能,两步法制备的LiFePO4正极材料性能最佳,确定了使用两步水热法制备的材料进行后续的包覆改性。最后,研究了不同的碳源以及不同的碳量对LiFePO4正极材料进行二次碳包覆,探讨了有机碳源葡萄糖和抗坏血酸以及无机碳源乙炔黑对包覆效果的影响。实验结果表明,使用葡萄糖为碳源进行碳包覆,其在0.2C时首次放电比容量为128.1m Ah/g,抗坏血酸为碳源时,比容量为132.5m Ah/g,在100次充放电循环后,放电比容量仍有126.2m Ah/g左右,容量保持率在95.9%;乙炔黑为碳源进行包覆时比容量为120.1m Ah/g。结果表明碳源为抗坏血酸包覆的样品其电化学性能最好。以抗坏血酸为碳源时,不同含量对产物性能的影响,结果表明当碳含量为5%、7%和10%时,首次放电比容量分别为132.5 m Ah/g、156.9 m Ah/g和130.8m Ah/g。因此综合考虑当碳含量为7%时,可以有效地提高其电化学性能,保持着很好的循环性,在不同倍率的下都能保持稳定的放电比容量。电化学性能最佳,达到了LiFePO4理论容量的90%以上,100次充放电循环后的容量保持率为96.4%。

关键词： 锂电池   电动汽车   锂电池荷电状态   SOC   磷酸铁锂电池   LSTM   前向生成LSTM  

摘要： 随着全球现有的资源被过度损耗、大气污染日益严重化,汽车领域目前以发展新能源汽车作为汽车工业领域发展的主流趋势。依据国内外研究,电动汽车作为目前新能源汽车中的代表,其在推广上存在的瓶颈主要有电动汽车电池组的荷电状态精准估算问题,以及电动汽车电池组的易燃易爆问题。本文对电动汽车锂电池组荷电状态的估算问题进行了研究,通过数据分析锂电池荷电状态的影响因素,对磷酸铁锂电池模拟的电动汽车实际运行数据进行荷电状态标定。本文针对锂电池荷电状态和电池电压电流温度之间存在的非线性特点,改进了传统的LSTM网络算法,构建了基于时间序列优化的前向生成LSTM网络模型。该模型将过去固定几个时刻的锂电池组电池状态信息进行迭代利用,进一步估算当前时刻的电池荷电状态。通过将该模型对比扩展卡曼滤波算法以及BP神经网络算法,得出该模型在锂电池荷电状态的估算上取得较好效果的结论。最终本文设计实现了改进型电动汽车锂离子电池组测控系统,该系统对锂电池组荷电状态估算算法进行了集成,实现了对于锂电池组荷电状态的精准估算,解决了现有锂电池测控系统的部分缺陷。

关键词： 锂离子电池   阳极材料   磷酸铁锂   资源化利用   锂元素   磷酸铁  

摘要： 锂离子电池(LIBs)因其高工作电压和高能量密度而被公认为是电动汽车(EV)、便携式电子设备和混合电动汽车(HEV)的理想供电来源。其中，以LiFePO4(LFP)为正极的动力电池体系由于寿命长、成本低廉和无毒害的特点，在电动汽车所用电池中占有很大的市场份额。随着电动汽车行业的迅速发展，越来越多的废旧锂离子电池随之产生，这不仅会导致严重的环境问题，还在一定程度上引起人们对固有资源短缺问题的更多担忧。众所周知，锂是重要的战略元素，但其储量不丰、分布不均。在过去的几十年中，日益增长的和极其有限的供应使得锂化合物的成本不断攀升，回收电池行业大量淘汰的废旧锂离子电池对于缓解锂资源短缺和拓展锂资源来源都具有十分重要的意义。本文基于回收废弃锂电池的技术现状，提出了一种在室温下采用天然有机酸的浸出方法，从废弃LiFePO4阴极粉末中回收Li和FePO4。富含柠檬酸和苹果酸等有机酸的柑橘类果汁(CFJs)由于其操作简单、效率较高而被用作浸出剂，主要负责金属离子的浸出。在这项工作中，我们研究了以CFJs为浸出剂从废LiFePO4阴极中选择性回收Li和FePO4的方法。并考察了不同类型柑橘类果汁的浸出影响因素、对应的浸出机理和Li2C03产物的纯度。此外，我们将回收的FeP04应用于新活性LiFeP04阴极材料的再生，并讨论了新生材料的电化学性能。　　在此过程中，我们采用配备能量色散X射线光谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)，X射线粉末衍射(XRD)等表征技术用于表征产品的形貌结构、提取液中的金属成分和回收产物的结晶度信息。　　经过实验分析，我们得出以下结论:在柠檬，橙和苹果中，柠檬汁由于其合适的反应体系pH值显示出最佳的浸出效果。在优化的条件下（包括柠檬汁百分比，反应时间，固液比和过氧化氢量），Li，Cu和Al的浸出率可分别达到94.83％，96.92％和47.24％，而Fe和P分别低至4.05％和0.84％。Li2CO3和FePO4可以分别从浸出液和浸出残渣中回收。回收后的FePO4用于制备新的正极材料LiFePO4，再生的LiFePO4正极材料在0.1C倍率下的放电容量为155.3mAhg-1，与工业产品中的磷酸铁锂颇为接近。另外，在1C下循环100周后依然展示出98.30％的容量保持率，每个循环的衰减率仅为0.017％。综上所述，基于有机酸的策略对于回收废LFP阴极材料具有重要意义，并将为LIB的可持续发展提供无限的助力。

关键词： 磷酸铁锂电池   三维热模型   液冷散热   结构优化  

摘要： 近年来,由于能源危机和自然生态环境的恶化,汽车领域开始研发新能源汽车,其目的是为了寻找清洁能源代替化石燃料。纯电动汽车凭借锂电池高能量密度、大比能量、环保无污染、可循环充电等优势成为目前炙手可热的新能源汽车之一。但是由于锂电池的工作温度需要长期处于一个安全范围(-25～45℃),且电池温差要控制在安全值(5℃)以内,否则将出现热失控问题,造成电池自燃或爆炸等安全事故。因此,设计一套高效、稳定、安全的电池散热系统相当重要。首先,本文调研了目前国内外新能源汽车市场以及发展现状,并根据不同的新能源汽车种类作出系统介绍,对比不同动力电池的优缺点,发现锂离子电池由于其特殊的物理化学性质,成为发展电动汽车较有潜力的动力来源。但是由于锂离子电池的生热特性,需要电池热管理系统对其进行温度控制,继而提出了本文研究的重点与难点,即控制动力电池的温度与温差。而针对锂离子电池热管理系统的调研,发现目前的热管理技术主要有风冷、液冷、相变、热管散热等主流散热冷却技术。其次,根据某款外形为长方体的磷酸铁锂电池为研究对象,基于锂离子电池单体的反应机理和热效应理论,了解磷酸铁锂电池充放电时的工作原理和生热机理,研究了电池放电过程中,电池的热反应现象。再根据电池实物,得到该电池的几何参数与内部结构,利用加权平均法计算出该电池的热物性参数,为仿真提供理论基础与重要参数。再次,根据质量、动量、能量三大守恒定律,依托传热学基本理论对电池传热问题进行阐述,并设置好仿真条件。在FLUENT中,基于同样的环境温度以及不同的放电倍率条件,对电池单体和电池模组进行三维热模型瞬态仿真,分析电池温度场的分布情况,特别是不同时刻的温度变化特性、最高温度以及温差变化,而将单体成组后,热量明显提升,电池在以高放电倍率放电时需要采取散热降温措施。从次,随着动力电池向着大尺寸、高能量密度的方向发展,目前液冷散热成为主流,针对电池模组初步设计了一套液冷散热系统,电池组以高放电倍率(2C)放电时,采取液冷板散热方式对电池组进行液冷散热,瞬态仿真结果显示,电池组的最高温度、最低温度、温差没有达到设计目标,需要对散热系统进行改进与优化。最后,对电池组进行重新排列,使液冷板与热源方向的距离更小,并对液冷板进行结构优化,利用优化后的液冷板,找到相对合理的冷却液流速和温度,保证冷却效果的同时,达到最小的能量消耗,最终的仿真结果十分贴合设计要求。

关键词： 废旧锂离子电池   回收利用   磷酸铁锂   高温固相法  

摘要： 锂离子电池是一种优良的二次电池,具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、安全性能好等优点。随着锂离子电池的广泛应用,出现了大量的废旧锂离子电池,而这些废旧锂离子电池中含有大量的有价金属以及有毒化学物质,若将其当做市政垃圾进行掩埋,会对环境造成污染以及对资源的一种浪费。且锂离子电池中的有价金属含量集中在正极材料中,所以,废旧锂离子电池正极材料的回收利用是一个亟待解决的问题。针对这问题,本文对废旧磷酸铁锂动力电池以及废旧三元锂离子动力电池正极材料的回收再利用技术展开研究。本文研究内容如下:（1）确定磷酸铁锂动力电池的拆解路线:按照电池收集、模块分析、分级分选、放电处理、剪切极耳,拆解电芯与正负极片收集的步骤进行电池拆解;（2）研究了两种方法分离正极活性材料和集流体:集流体以金属Al形式回收,将正极极片以煅烧、振动筛分、碱液浸泡的方式得到洁净的铝箔。集流体以Al（OH）3形式回收,将正极极片以机械粉碎、碱浸、加酸中和的方式得到Al（OH）3,金属铝的回收率高达92%以上;（3）以LiFePO4的再生、锂与铁的分离、电化学提取锂这三种方法用于回收磷酸铁锂动力电池的正极活性物质;（1）LiFePO4的再生:通过对回收料进行ICP表征确定其金属含量,然后调节回收料中锂、铁和磷的摩尔比,经碳热高温固相反应重新生成了正极活性材料LiFePO4。研究了再生过程中的最佳反应条件,包括反应温度与时间、Fe:C的摩尔比。最后,通过产品的表征和测试,发现产品循环300次后仍保持在97m Ah/g,具有较好的稳定性。（2）锂与铁的分离:采用碱溶-酸浸-铁分离-碳酸锂热沉淀工艺,用来回收铝、铁和锂,结果表明铝的回收率高达92%以上,锂的回收率高达98%以上,铁的回收率高达98.7%以上。（3）电化学回收锂:采用Fe PO4材料通过电化学方法直接从正极材料溶液中富集溶液中的锂,而锂化后的磷酸铁材料再经热处理,重新制备成磷酸铁锂正极材料;（4）废旧三元锂离子动力电池的回收,主要研究废旧三元锂离子电池的预处理,正极材料与集流体的分离（确定最佳的分离条件关于料液比、温度、时间）,对回收得到的三元回收料通过高温固相法进行重新合成新三元材料。对于重新合成的三元材料进行一系列的形貌表征和电化学性能测试;（5）对于废旧磷酸铁锂正极材料的回收再利用的经济效益进行了研究,经过对产品成本的分析及回收产品的销售情况进行阐述,研究表明废旧磷酸铁锂电池的回收具有一定的经济效益。由于回收废旧电池不仅有利于环境的保护,更有利于资源的回收利用,以此确定研究的必要性。

关键词： 磷酸铁锂电池   水冷散热   多物理场瞬态模型   流道结构   正交试验  

摘要： 电动汽车所使用的磷酸铁锂电池工作时,如果不对电池的工作温度进行控制,可能会出现过热、性能下降甚至自燃等安全问题。为了控制磷酸铁锂电池组的工作温度,国内外学者设计了大量基于不同散热方式的热管理装置。针对磷酸铁锂电池的温度管理问题,本文提出了一种基于水冷散热的磷酸铁锂电池组热管理装置,搭建了电池组水冷散热实验台,对水冷散热装置的散热性能进行了实验研究,并使用数值模拟的方法对冷却板的结构进行了优化。搭建了磷酸铁锂电池组水冷散热装置实验台,通过实验对磷酸铁锂电池在不同工况下的表面温度进行研究。对电池组设置了不同的环境温度和放电倍率,记录了不同工作状态对电池组表面温度随时间变化曲线的影响。设计了可循环使用冷却水的电池组散热实验装置,通过水冷散热方式对磷酸铁锂电池表面温度进行控制,实现了即使在高温环境下,电池组表面仍能维持在最适宜的工作温度下。针对实验中所使用的磷酸铁锂电池组及其散热板,使用FLUENT建立了电池组水冷散热装置的三维模型。确立了磷酸铁锂电池组产热方程,建立了多物理场耦合的磷酸铁锂电池瞬态散热模型。模拟了实验中所设定的工况下,电池组表面温度随时间变化的情况,并通过与实验数据进行对比,验证了模型的准确性。针对实验中所使用的圆柱形平行通道散热板结构,提出了可提高其散热性能的优化方案。设计了方形平行通道板、蛇形通道板、柱销通道板三种磷酸铁锂电池组新型水冷散热板结构。针对平行通道冷却板结构,设计了用于确定其最优结构尺寸参数的正交试验。通过对平行通道结构、蛇形通道结构、柱销通道结构的三种散热板的流量分配均匀性及理想功率损耗进行数值模拟及后处理分析,确定了散热板结构的最优尺寸参数。在上述研究之后,将三种新型散热板结构应用于磷酸铁锂电池组,对电池组表面温度变化情况进行了数值模拟。通过分析温度随时间变化曲线及电池组表面温度分布云图,研究了方形平行通道板、蛇形通道板、柱销通道板三种新型散热板结构的散热效果。对比了相同工况下的模拟结果,结果表明新型散热板结构优化了磷酸铁锂电池组水冷装置的散热性能。