新エネルギー車の販売台数と所有台数の増加に伴い、新エネルギー車の火災事故も時折発生している。熱管理システムの設計は、新エネルギー車の開発を阻害するボトルネックとなっている。安定かつ効率的な熱管理システムを設計することは、新エネルギー車の安全性を向上させる上で非常に重要である。
リチウムイオン電池の熱モデリングは、リチウムイオン電池の熱管理の基礎となります。中でも、熱伝達特性モデリングと発熱特性モデリングは、リチウムイオン電池の熱モデリングにおける重要な2つの側面です。電池の熱伝達特性モデリングに関する既存の研究では、リチウムイオン電池は異方性熱伝導率を持つとみなされています。したがって、リチウムイオン電池の効率的かつ信頼性の高い熱管理システムを設計するためには、異なる熱伝達位置と熱伝達面がリチウムイオン電池の放熱と熱伝導率に及ぼす影響を研究することが非常に重要です。
50 A·h リン酸鉄リチウム電池セルを研究対象とし、その熱伝達挙動特性を詳細に分析し、新しい熱管理設計アイデアを提案した。セルの形状を図 1 に示し、具体的なサイズパラメータを表 1 に示す。リチウムイオン電池の構造は一般的に、正極、負極、電解質、セパレータ、正極リード、負極リード、センター端子、絶縁材料、安全弁、正温度係数 (PTC)(PTC冷却ヒーター/PTCエアヒーター) サーミスタとバッテリーケース。正極と負極の間にセパレータが挟まれ、バッテリーコアは巻線によって形成されるか、極群は積層によって形成される。図 2 に示すように、多層セル構造を同じサイズのセル材料に単純化し、セルの熱物性パラメータに対して同等の処理を行う。バッテリーセル材料は、異方性熱伝導特性を持つ直方体ユニットであると仮定し、積層方向に垂直な熱伝導率 (λz) は、積層方向に平行な熱伝導率 (λ x, λy) よりも小さく設定される。
（１）リチウムイオン電池の熱管理方式の放熱能力は、放熱面に垂直な方向の熱伝導率、熱源の中心と放熱面との間の経路距離、熱管理方式の放熱面のサイズ、放熱面と周囲環境との温度差という４つのパラメータによって影響を受ける。
（２）リチウムイオン電池の熱管理設計において放熱面を選択する場合、選択された研究対象の側面放熱方式は底面放熱方式よりも優れているが、異なるサイズの正方形電池の場合、最適な冷却位置を決定するために、異なる放熱面の放熱能力を計算する必要がある。
（３）この式は放熱能力の計算と評価に使用され、数値シミュレーションによって結果が完全に一致することが検証され、計算方法が有効であり、正方形セルの熱管理を設計する際の参考として使用できることが示された。BTMS)
投稿日時：2023年4月27日
