power-sonic蓄电池电动汽车电池热管理系统：现状、机遇与未来挑战综述
2026-05-18 16:12:05 点击： 次
近年来，化石燃料费持续上涨与削减环境污染的需求，促使汽车行业将锂离子电池（LIBs）作为首要动力来驱动电动汽车（EVs）。由锂离子电池驱动的电动汽车在速度和加快功能上可竞赛传统汽油车，一起采用环保资料构成并具有高水平安全性。然而，这些电池的功能、生命周期及安全性极大程度上取决于作业温度与环境条件，其内部产热对功率和功能的衰减起着关键作用。电动汽车电池热办理的复杂性带来了额外应战——缺乏有用的电池热办理体系（BTMS）可能导致充放电进程中温度升高，进而对电芯功能和电池寿数发生负面影响。因此，电池热办理体系（BTMS）关于维护电池免受温升及内部产热造成的严峻危害至关重要。本文综述深入分析了锂离子电池中BTMS的使用，体系阐述其分类体系、最新研讨进展以及各类BTMS技能的优缺点。特别聚焦于纳米流体基BTMS这一前沿新式技能，该技能已展现出提高电池热办理效能的明显潜力。本文一起讨论了现有BTMS技能的局限性与应战，提出技能改进主张，并对推进电池技能发展、提高综合功能的未来研讨方向进行了展望。
图形摘要
全球经济和人类社会的快速发展带来了严峻的环境应战，并凸显了为子孙后代维护生态体系的必要性。日益增长的动力需求与持续加剧的环境污染，共同昭示着从化石燃料转向可再生及可持续动力以应对发电与交通运输需求的紧迫性[1]。在各类储能体系中，锂离子电池（LIBs）在这场动力转型中扮演着核心角色，特别体现在特斯拉Model S™等电动汽车（EVs）上——这类车型在速度与加快功能方面已可比肩传统燃油车。电动汽车的功能表现、使用寿数及安全性均高度依赖锂离子电池，而这些目标明显受存储条件、作业温度及环境因素影响[2][3][4][5]。然而，此类电池的功率往往受限于内部产热现象，该现象首要通过两种首要进程发生：即...电化学反响与焦耳热效应[6]。关于笔记本电脑和手机等小型设备，这类热办理相对容易实现。然而，电动汽车电池的热办理面对更为复杂的应战。若缺乏有用的热办理体系（TMS），充放电进程中持续升高的温度将明显下降电池功能并缩短其使用寿数。高温会加快电池劣化，而低温则导致容量衰减——这两种极端工况都会严峻危害体系功率[7]。
此外，冷却剂泄漏引发的热办理不当或短路可能导致包括电动汽车爆炸在内的灾难性毛病[8]。为下降这些风险，一个稳健的热办理体系(TMS)对维护锂离子电池免受温度动摇和内部产热的不利影响至关重要。正如Hutchinson等人[9]所指出的，精心设计的电池热办理体系(BTMS)不可或缺，因其直接影响电池单元的耐久性、功率输出及全体驱动功能。制造商一般偏好大尺寸锂离子电池，然而这类电池对热应力尤为敏感。此外，电池组内部模块间的温度差异会导致电失衡现象，从而下降体系功率。这种失衡引发不均一的电化学反响，终究缩短电池使用寿数并下降能量功率。例如，电池组内部仅5°C的温度差异就可能使其容量下降1.5%至2%[10]。
这些应战促使研讨人员为电动和混合动力车辆开发先进的电池热办理体系（BTMS）技能，以调理电池单元温度并提高热功能。在此布景下，本综述全面概述了BTMS技能的最新进展，要点关注老练体系与新式体系及其使用。其目的在于批评性地评价不同电池装备下各类BTMS与冷却战略的优势与局限性，从而为该领域研讨人员供给有价值的见地。本综述首要概述电动汽车的发展历程，并介绍锂离子电池的类型、结构与作业原理（第2节）。第3至5节讨论锂离子电池运转进程中的基本产热机制，包括电化学反响、焦耳热效应及副反响。第六节评价了现有的热办理战略，包括空气冷却、液体冷却和相变资料（PCM）冷却体系，并研讨了新式的电池热办理体系（BTMS）技能，如纳米流体、热电和热管体系。值得注意的是，与以往的许多综述不同，本研讨对根据纳米流体的BTMS进行了具体评价，这项新式技能相比传统BTMS办法具有更优异的导热性和传热功能。最终，第七节概述了推进BTMS技能进