【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池热管理，尤其涉及一种以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法。
技术介绍
1、作为一种高能量密度的储能装置，锂离子电池已被广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域。然而，在电池组的长期使用过程中，由于材料老化、制造缺陷和过充/过放等因素的影响，电池内部可能会产生过高的温度，从而引发热失控现象。热失控指的是电池内部产生的过多热量无法及时散发，导致内部温度持续上升，最终可能引发爆炸或火灾等严重后果。因此，如何有效地防止电池组的热失控现象已成为锂离子电池领域研究的热点问题之一。
2、目前国内外主流的热管理研究方向包括相变材料(pcm)冷却、液体冷却和空气冷却等。其中，相变冷却是一种被动式的冷却方式，能够使电池的工作温度保持在一定范围内，延长电池寿命并提高性能。其原理是利用相变材料在液态和固态之间转变时会吸收(或释放)大量热的特性来设计热管理系统。通过选取熔点合适的相变材料，在系统内部某一处的电池温度超过正常工作温度范围时，电池的热量通过相变材料的特性得以迅速传递，使得电池间温度基本一致。
3、相变材料的优缺点非常明显，优点在于单相变结构的热管理设计不需要加入其他散热部件，无需散热器、管路、水泵等结构，而电池只需包裹在合适熔点的相变材料组成的结构中即可满足热管理的需求。然而，相变材料存在热导率低的天然缺陷，使用相变材料会导致电池模块的能量密度降低，以及相变材料泄露和相变结构坍塌的问题。因此，在设计中通常将相变材料与其他冷却方式进行耦合，将其作为辅助手段进行热管理的设计研究。尽管
4、近年来，相变材料与支承性结构相结合的研究备受关注。尽管相对于单纯使用相变材料作为导热介质具有显著优点，但现有研究缺乏深度，未对相变材料相变过程以及相变材料在液相状态下的位移对电池热管理的影响进行深入研究。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法。
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法：以闭孔多孔结构吸附相变材料为锂离子电池组的冷却介质，在电池组工作过程中，当温度升至相变材料的相变点，相变材料从固态转为液态，吸收热量，从而抑制电池温度的进一步升高；反之，当温度降低时，相变材料凝固，释放热量，维持电池组温度稳定。
4、进一步地，所述闭孔多孔结构吸附相变材料是将多孔载体填充至多孔结构的孔隙中，然后将纳米级石蜡粒子填充吸附多孔载体的多孔结构的孔隙中，形成多孔基材，最后激光烧结多孔基材的包覆层。
5、更进一步地，所述多孔结构选择聚合物微球作为模板材料，并对其表面进行精细处理，然后将铜前驱体填充到聚合物微球的孔隙中，随后，对填充到聚合物微球孔隙中的铜前驱体进行固化处理，最后溶解聚合物微球，去除模板材料。
6、更进一步地，所述多孔载体制备成悬浮液，并填充至多孔结构的孔隙中，填充完成后，再进行固化处理。
7、更进一步地，所述将纳米级石蜡粒子填充吸附多孔载体的多孔结构的孔隙中，具体为：将石蜡原料与二甲基苯溶剂混合，形成石蜡溶液，通过超声处理的方法，使石蜡在溶液中均匀分散，形成纳米级石蜡粒子；随后，将纳米级石蜡粒子悬浮液与吸附多孔载体的多孔结构进行浸渍，使得纳米级石蜡粒子进入多孔结构的孔隙中；最终，对填充纳米级石蜡粒子的多孔结构进行固化处理。
8、更进一步地，所述包覆层是利用激光烧结设备将涂覆在多孔基材表面的铜粉烧结形成的。
9、更进一步地，所述多孔基材利用高温条件下机械加压的方法进行挤压，实现对多孔结构的闭孔处理。
10、进一步地，闭孔多孔结构与相变材料的热耦合效应方程为：
11、
12、式中，ρm是相变材料的密度，cpm为材料比热容，tm是相变材料的温度，q是闭孔多孔结构的热通量，ρp是闭孔多孔结构的密度，cpp是闭孔多孔结构的比热容，tp是多孔结构的温度，表示散度运算符。
13、本专利技术的有益效果为：
14、根据仿真实验结果，与单纯使用pcm为冷却介质相比，闭孔多孔吸附相变材料能显著提高导热性并减小电池包内温度梯度。具体而言，在以4c电流进行放电的前0.2小时内，采用闭孔多孔吸附相变材料使电池箱内最高温度降低2.1％，最高温度与平均温度之差降低45.5％，且各单体电池间最大温差降低34.1％。这表明闭孔多孔结构吸附相变材料可以有效改善电池的热管理性能，有利于在汽车启动前期迅速升温，提高能量密度。此外，相比仅使用相变材料作为冷却介质的方法，闭孔多孔结构吸附相变材料能够使得电池箱内各位置的电池温度分布更加均匀。该方法克服了仅使用相变材料作为冷却介质时由相变过程引起的热量差异，降低了中心位置热量累积引发热失控的风险。因此，闭孔多孔结构吸附相变材料可以提高电池组的安全性，减少热失控的潜在风险。
15、同时，闭孔多孔结构还通过提供支撑和封装结构，避免了相变材料直接接触电池包壁的风险，降低了泄露的可能性。此外，闭孔多孔结构有助于分散相变材料相变过程中产生的应力和压力，减轻了对结构的负荷，从而降低了结构坍塌的风险，延长了材料的使用寿命。这说明闭孔多孔结构吸附相变材料不仅在热管理方面具有优势，还能提高电池组的可靠性和耐久性。
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1.一种以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于：以闭孔多孔结构吸附相变材料为锂离子电池组的冷却介质，在电池组工作过程中，当温度升至相变材料的相变点，相变材料从固态转为液态，吸收热量，从而抑制电池温度的进一步升高；反之，当温度降低时，相变材料凝固，释放热量，维持电池组温度稳定。
2.根据权利要求1所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述闭孔多孔结构吸附相变材料是将多孔载体填充至多孔结构的孔隙中，然后将纳米级石蜡粒子填充吸附多孔载体的多孔结构的孔隙中，形成多孔基材，最后激光烧结多孔基材的包覆层。
3.根据权利要求2所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述多孔结构选择聚合物微球作为模板材料，并对其表面进行精细处理，然后将铜前驱体填充到聚合物微球的孔隙中，随后，对填充到聚合物微球孔隙中的铜前驱体进行固化处理，最后溶解聚合物微球，去除模板材料。
4.根据权利要求3所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特
5.根据权利要求4所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述将纳米级石蜡粒子填充吸附多孔载体的多孔结构的孔隙中，具体为：将石蜡原料与二甲基苯溶剂混合，形成石蜡溶液，通过超声处理的方法，使石蜡在溶液中均匀分散，形成纳米级石蜡粒子；随后，将纳米级石蜡粒子悬浮液与吸附多孔载体的多孔结构进行浸渍，使得纳米级石蜡粒子进入多孔结构的孔隙中；最终，对填充纳米级石蜡粒子的多孔结构进行固化处理。
6.根据权利要求5所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述包覆层是利用激光烧结设备将涂覆在多孔基材表面的铜粉烧结形成的。
7.根据权利要求6所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述多孔基材利用高温条件下机械加压的方法进行挤压，实现对多孔结构的闭孔处理。
8.根据权利要求1所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，闭孔多孔结构与相变材料的热耦合效应方程为：
...【技术特征摘要】
1.一种以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于：以闭孔多孔结构吸附相变材料为锂离子电池组的冷却介质，在电池组工作过程中，当温度升至相变材料的相变点，相变材料从固态转为液态，吸收热量，从而抑制电池温度的进一步升高；反之，当温度降低时，相变材料凝固，释放热量，维持电池组温度稳定。
2.根据权利要求1所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述闭孔多孔结构吸附相变材料是将多孔载体填充至多孔结构的孔隙中，然后将纳米级石蜡粒子填充吸附多孔载体的多孔结构的孔隙中，形成多孔基材，最后激光烧结多孔基材的包覆层。
3.根据权利要求2所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述多孔结构选择聚合物微球作为模板材料，并对其表面进行精细处理，然后将铜前驱体填充到聚合物微球的孔隙中，随后，对填充到聚合物微球孔隙中的铜前驱体进行固化处理，最后溶解聚合物微球，去除模板材料。
4.根据权利要求3所述的以闭孔多孔结构吸附相变材料为冷却介质的锂离子电池组热管理方法，其特征在于，所述多孔载体制备成...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩然，王天鸶，王万林，梁培嘉，徐启瑞，葛菁强，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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