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用于电池热管理的复合材料的制备及其应用研究
| 论文题名： | 用于电池热管理的复合材料的制备及其应用研究 |
| 关键词： | EG/PCM复合材料;膨胀石墨;电池热管理;动力电池;散热性能;制备方法;电动汽车 |
| 摘要： | 随着科学与技术的进步，世界经济的飞速发展，能源短缺以及环境恶化等问题日趋严重。传统能源消耗占比重较大的交通行业，在节能减排及缓解环境恶化等方面具有非常大的潜力，因此各国对新能源汽车的发展非常重视，目前电动车的发展被认为是解决上述问题的有效途径，也是汽车行业未来发展的走向。由于电动车的动力目前主要是由动力电池组所提供，而动力电池组在工作过程中，性能受温度影响较大，特别是其安全性和稳定性直接影响着电动车的运行状况。动力电池在高倍率下充电或者放电时会产生大量的热量，如果热量不及时散发出去，电池的温度会迅速升高，各单体电池之间温差增大，从而使电池的性能下降，出现过充或者过放的情况，进一步造成电池循环寿命下降，甚至出现电池热失控的安全隐患。因此，动力电池的散热问题成为制约其发展的一个重要因素。 本论文通过了解动力电池热管理国内外的研究进展，并在国际铜专业协会合作项目的支持下开展了相关的研究工作。 本论文对可膨胀石墨采用高温膨化法制备出了膨胀石墨，利用其多孔吸附性能，采用共混吸附法吸附石蜡制备出EG/PCM复合材料颗粒，然后将EG/PCM复合材料颗粒置于特制的模具中，用液压机在特定的压力和温度下压制成块状的EG/PCM复合材料。 采用差示扫描量热仪、闪光法导热分析仪和扫描电子显微镜等仪器对复合材料的相变潜热、导热性能以及微观结构等进行了表征;通过振动测试、膨胀率测试以及绝缘测试对EG/PCM复合材料进行了相关的物理表征;并对石蜡与EG/PCM复合材料进行了储热和放热实验，对两种材料的升温速率进行了对比。结果表明，所制备的EG/PCM复合材料与纯石蜡相比，导热系数提高了50多倍，大幅度改善了石蜡导热性能差的问题;SEM分析表明，膨胀石墨的高孔隙率吸附石蜡效果明显，并且在EG/PCM复合材料压制成型后，膨胀石墨可以很好地将石蜡镶嵌住，即使在石蜡相变融化后也仍然能后保持在膨胀石墨之间，不会发生流动现象。 将制备的EG/PCM复合材料应用在动力电池热管理系统中，通过对比EG/PCM冷却和空气冷却对单体电池和电池模块的散热效果发现，在1.0C和1.5C放电倍率下，采用EG/PCM冷却时动力电池的最大温度与最大温差均低于空气冷却时的温度和温差，能够将电池的温度和温差控制在电池的最佳工作范围之内。因此EG/PCM复合材料对动力电池具有很好的散热效果，并且对电池温度的均衡性也有非常好的控制。 |
| 作者： | 刘臣臻 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 张国庆;张新河 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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