针对大容量储能电池模块普遍存在的热散布不均难题，本研讨建立了314Ah锂离子电池三维瞬态热耦合数值模型，将Bernardi电化学产热模型与Navier-Stokes传热操控方程进行耦合求解。经过ANSYS-FLUENT多物理场模仿与试验放电测验相结合的协同验证办法，严厉校核了模型的准确性，不仅证明了模型的可靠性，还提醒了现有储能体系热办理计划的局限性。为此，本研讨立异性提出了一种双进风口侧向液冷架构以打破这些限制。本研讨全面调查了冷却液温度、流速与环境温度等要害参数对液冷体系散热功能的影响机制。基于这些发现，研讨人员优化了双回路动态和谐操控战略，完成了储能体系的高效热办理。在1C放电倍率下的试验结果标明：双进口结构使电池组最高温度从42.83°C降至32.34°C，同时温差从16.75°C明显缩小至5.73°C。经过与双回路体系的进一步整合，温差被优化至4.91°C。该研讨为提升大容量锂离子电池储能使用的热均衡性与冷却功能提供了理论框架与实践技术指导。 %%

图文摘要

随着工业的持续开展，温室气体浓度持续上升，导致全球气候问题日益严峻。在此背景下，新能源的开发与使用开端受到全球规模内越来越多的关注[1,2]。新能源产业的开展可使经济增长摆脱对传统高能耗、高污染行业的依赖，推进其向可持续开展模式转型[[3], [4], [5]]。然而，可再生能源的间歇性与不稳定性仍是其大规模使用的首要障碍。储能技术的前进已有用应对这一应战[[6], [7], [8]]。其间，锂离子电池储能凭借高能量密度、快速响应速度、低自放电率、长循环寿命等优势，在电网调峰与可再生能源调控范畴取得广泛使用[[9], [10], [11]]。
当时关于锂离子电池储能技术的研讨标明，锂离子电池的最佳工作温度规模为20°C至40°C，且要求单体电芯之间的温差小于5°C。当电芯间温差过大且电池长时间在高温条件下运转时，会加快电池老化并缩短其使用寿命[12,13]。若锂离子电池运转过程中发生的热量未能及时消散，将导致温度上升，严峻时或许触发火灾或爆破，引发重大安全事故[[14], [15], [16]]。当时锂离子电池热办理研讨中，普遍选用空气冷却、液体冷却及相变资料（PCM）等办法完成电池散热[[17], [18], [19], [20]]。其间空气冷却体系具有结构简单、经济本钱低、运转维护便捷等特点。然而，其散热功率较低，在当时储能使用中难以完成低于5°C的温差。相变资料冷却存在导热性有限的问题，且相变资料的体积不稳定性及高本钱导致其在储能产品规划中普适性较低。储能产品规划一般选用非触摸式液冷体系。液冷体系具有散热功率高、结构紧凑、实用性强等优势，可有用满足散热需求。
液冷体系的冷却功能一般受冷板结构、冷却液温度及流速等要素影响。为取得散热作用更佳的液冷体系，全球学者已开展一系列研讨。Zhang等[21]提出了一种异形针翅结构，将其布置于液冷板流道内部。该规划经过扰动冷却液活动、添加流道顶面邻近流速，然后提升散热功能。Li等[22]比较了强制风冷与浸没式液冷在2C和3C充电倍率下对圆柱形锂离子电池模块的冷却作用。结果标明，浸没式液冷展现出更优的散热功能，能有用下降电池组内的温度不均匀性。Zhang等[23]提出了一种双层强化液冷板的规划理念。研讨结果显示，该双层强化液冷板的功能优于传统规划，可使电池模块的峰值温度下降2.41%。田等人[24]经过数值剖析全面比较了三种冷却办法：静态活动浸没冷却、强制活动浸没冷却以及浸没耦合直接冷却。结果标明，相较于天然对流条件，三种办法分别使最高温度下降了4.23%、5.70%和13.29%。张等人[25]针对大容量储能锂电池建立并对比了两种热办理体系——风冷与液冷计划。试验验证标明，与风冷体系比较，液冷体系展现出更优异的温度均匀性特征，且提高冷却剂流量可同步下降电池温升与最大温差。陈等人[26]提出了一种双层仿生叶脉液冷板。双层冷却板为电池模块提供了更广的掩盖规模，模仿结果标明这种仿生通道液冷板明显提升了电池组的热均匀性，有用处理了两种传统通道冷却体系中存在的较大温差问题。Ding等[27]研讨了具有不同通道规划的液冷体系。结果标明，通道数量与最高温度呈反比联系，且方形通道液冷体系在冷却作用上优于圆形通道体系。Yang等[28]提出了一种新式多性向锥形流道结构。试验数据证明该流道结构有用提升了液冷体系的冷却功能。添加通道数量虽能强化散热功能，但同时也导致能耗上升。Gao等[29]规划了一种新式鱼形孔导流浸没式电池冷却体系。与普通导流板比较，选用鱼形孔导流板使电池模块最高温度下降了12.2%。Fu等[30]研讨了冷却液流速和流道宽度对热失控传播的影响，研讨标明持续增大冷却液流速并不能进一步提高热失控按捺功率。但在特定流速规模内，适当添加流道宽度可有用按捺热失控。Salimi等[31]提出了一种具有同向流与逆向流装备的新式波浪形微通道冷板以改进电池温度均匀性，研讨发现逆向流模式更有助于完成更好的电池温度均匀性。
当时锂电池热办理研讨首要集中于小容量单体电池（<100 Ah），而关于储能使用范畴大容量锂电池模组（>280 Ah）和电池包（>1 MWh）的热行为研讨仍存在明显空白。大容量锂电池自身会发生大量热量，其在电池包中的密集排布装备进一步加重了散热应战，常导致部分热量积累及电池包内部与模组间构成明显温度梯度。为处理大容量锂电池储能体系实践液冷计划中的热不均匀性问题，本研讨深入剖析了影响电池组冷却功能的多重要素，包括液冷布局装备、冷却液进出口数量、流道规划、冷却液初始温度、冷却液流速以及环境温度。基于此综合评估，提出一种双回路动态和谐冷却战略。该立异办法经过调控内外冷却回路中的冷却液流速与温度，有用减小电芯间温差，然后完成整个电池组热均匀性的明显提升。所提出的办法论为大容量锂电池储能产品的热安全规划与优化提供了重要参阅。

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