为什么电池会变热?我们需要电池热管理
此外,高放电率导致电池内部产生更高的热量,因此电池变热。如果经常以较高的放电速率放电,则电池间隔时间短,没有足够的冷却时间,电池温度会逐渐升高;同时,热管理系统没有足够的时间来调动冷却系统来降低电池温度。阶梯效应可以很好地类比;当你踩下油门时,电池会迅速放电。当电池继续充电和放电时,电池热管理系统没有时间从上次放电开始冷却电池,导致电池温度稳步升高。
例如,传统的混合动力电动车辆的电池将在行驶期间持续放电,然后立即再次开始充电,从而在充电和放电循环之后,电池可能没有时间在开始新的循环之前冷却。这样,电池组的温度将缓慢而持续地升高。如果允许电池在一定时间内停止使用,冷却系统可以将电池温度降至其正常工作温度范围。图10.3显示了该操作模式下电池温度的增加。虽然这不是实际的性能数据,但在类似的应用中,这种发热模型是可以预期的。
如果电池变热,会不会坏?电池热管理的必要性
如果温度达到30至35℃或更高,则必须使用电池热管理来防止电池持续变热,并降低温度,以确保电池寿命和性能,避免电池故障。在较高温度下工作,细胞会因加速老化而失去寿命。
汽车电池发热的一个实际例子:
事实上,日产汽车对这些车辆的系统评估表明,那些容量衰减的车辆的里程数高于平均里程数,而且这些车主经常给他们的汽车充电。根据制造商的规范,电池通常额定为平均性能,但持续高温和极端操作条件会加速电池容量的下降,导致续航里程缩短。尽管这些日产汽车的用户手册中规定了电池温度的预防措施,例如车辆不应暴露在高于49℃的温度下超过24小时;车辆放置在温度低于-25℃的环境中的时间不得超过7天。
电池发热的其他原因
电池发热不是电池热管理的唯一原因
现在大多数锂离子电池都使用液态电解质,这种电解质在零下温度下会固化或失去导电性,从而阻止电池在较低温度下提供应有的能量。
在液冷系统中,可以在系统中添加一个热泵,通过冷却回路提供温热的流体,这将缓慢地使电池变热。可能已经使用的另一种方法是使用膜加热器。另一种情况是,加热器不主要用于加热,而是为了降低电池的冷却速度,例如汽车在室外使用时停止使用,几天后电池的温度降至25℃,在此期间车辆电池系统将具有良好的性能。此外,虽然加热器通常由电池组本身供电,但会损失一些能量,但这种损失很小且是暂时的。