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锂离子电池常见的低温加热技术

来源:【TRD拓尔德】 发布日期:2020-11-30 分享 加入收藏 关注:310

目前锂离子电池分为外部加热和内部加热两大类。其中外部加热又可以分为两种类型:一种加热冷却一体化,一种是直接采用电热器进行加热。而内部加热也同样可以分为两类:自加热和电激发加热。


一、外部加热


1、加热冷却一体化设计

根据温控系统的工作介质不同又可以分为空气、液体和相变材料三大类。

以空气为介质的温控系统的工作原理是外界的空气首先通过加热系统升温后在风扇的用途下进入到电池组之中,从而为电池加热。这种方法的噪音和效率等问题难于解决。

相比于空气,液体具有更高的热导率和热容,因此导热效率更高。根据加热的时候电池是否与导热液体接触,液体加热可以分为两大类:非接触式加热、浸入式加热。

相变材料为电池组的预热供应了一种更为简单的方法,这种方法重要是通过相变材料在相变过程中释放或吸取的热量实现为电池组加热和冷却的目的,但是相变材料的热导率通常比较低,不利于将热量快速传递到电池上。目前这一方法还停留在实验室阶段,尚未得到实际应用。


2、电热器加热

电热器可以分为:1、Peltier效应加热器;2、电热片;3、电热套;4、电热膜。

Peltier效应加热器是通过半导体的Peltier效应在其两个表面分别形成热面和冷面,通过控制电流的方向可以控制冷热面的位置,从而实现为电池冷却或者加热的目的,而温度的高低则可以通过控制电流波幅的方式进行控制。

在采用电热片的加热方式中,电热片通常会被放置于电池的顶端或低端,电热片出现的热量直接传递到电池上,通常来说电热片会采用正温度系数材料(PTC)来制作,随着温度的升高,电阻新增,从而实现自主控温的目的。

电热套最早由CheryAutomobile企业的提出,该方法是采用热电阻制作一个保护套,套在电池的四周,通过电池组的BMS系统监控电池组的温度变化,从而控制为电池进行预热。

电热膜一般是由金属箔与绝缘材料复合后制成,使用时粘贴在电池的表面,这种加热方式的好处是加热膜比较薄(1-2mm),因此占用电池空间比较少。


二、内部加热


1、自加热

将一个Ni箔放入到电池内部,然后在电池外部引出极柱,通过外电路控制电池的加热。


2、直流电预热

这种方法重要是直接为电池施加一个直流的放电电流,通过放电过程中电池出现的热量为电池加热。


3、交流电预热

交流电加热方法是在电池两端施加一个交流电,利用锂离子电池的内部阻抗实现为电池加热,由于交流电的方向始终在快速变化,从而防止了直流电大电流放电加热过程造成的电池容量的衰降。


4、脉冲电流预热

脉冲电流预热法是通过不持续的大电流放电的方式,通过锂离子电池内部的欧姆阻抗出现的热量,实现对锂离子电池的预热。


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