鋰離子電池外部加熱

外部加熱方法是應(yīng)用最廣泛的一個(gè)加熱模式，通過外部熱源加熱電池,重要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但外部加熱效率很低，所以更多的電力消耗，但也容易出現(xiàn)電池內(nèi)的溫度梯度,從而導(dǎo)致不一致的內(nèi)部電池故障，影響鋰離子電池的使用壽命。

(1)對(duì)液體進(jìn)行預(yù)熱

液體比空氣具有更高的熱導(dǎo)率和熱容，因此更加有效地傳導(dǎo)熱量，但相比之下，液體預(yù)熱系統(tǒng)更復(fù)雜。根據(jù)電池加熱時(shí)是否與導(dǎo)熱液體接觸，液體加熱可分為兩類:1)非接觸加熱;2)浸沒加熱。典型的液體預(yù)熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。目前，非接觸式液體預(yù)熱系統(tǒng)已應(yīng)用于電動(dòng)汽車。例如，伏特使用一個(gè)360V的加熱器來加熱液體，然后將其傳輸?shù)诫姵亍?/p>

(2)空氣預(yù)熱

空氣溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如下圖所示，空氣調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)的基本工作原理是通過加熱系統(tǒng)對(duì)外界空氣進(jìn)行加熱，然后在風(fēng)扇的用途下進(jìn)入電池組，對(duì)電池進(jìn)行加熱。一般采用空氣預(yù)熱方式，升溫速率可達(dá)0.5-3℃/min。氣流的速度和溫度會(huì)影響空氣預(yù)熱的效果。相關(guān)研究表明，提高氣流速度的效果比提高空氣溫度的效果更明顯。同時(shí)，提高空氣溫度也會(huì)使電池內(nèi)部出現(xiàn)更明顯的溫度梯度，對(duì)電池壽命出現(xiàn)不利影響。它已經(jīng)被用于本田的Insight和豐田的普銳斯車型，但它仍然有很多缺點(diǎn)，如噪音和效率。

(3)相變材料的預(yù)熱

空氣預(yù)熱和液體預(yù)熱都要電池內(nèi)部更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如管道、泵、加熱器等，這會(huì)新增電池組的成本和設(shè)計(jì)難度。電池組預(yù)熱和相變材料供應(yīng)了一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法,這種方法重要是通過相變材料在相變的過程中釋放或吸收的熱量實(shí)現(xiàn)電池加熱和冷卻的目的,但相變材料的熱導(dǎo)率一般較低,不利于快速熱傳遞給電池,為了解決這個(gè)問題,人們提出了碳納米管與金屬骨架的連接方法，但目前的方法還處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未得到實(shí)際應(yīng)用。

電加熱器預(yù)熱

除上述預(yù)熱方式外，我們還可以通過電加熱器對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱，電加熱器分為:1)Peltier效應(yīng)加熱器;2)電熱板;3)電加熱蓋;4)電熱電影。

珀?duì)柼?yīng)加熱器

該加熱器通過半導(dǎo)體的珀?duì)柕贍栃?yīng)在兩個(gè)表面上分別形成熱面和冷面。通過控制電流的方向，可以控制冷熱側(cè)的位置，達(dá)到冷卻或加熱電池的目的，通過控制電流的幅度來控制溫度。這樣可以達(dá)到0.6-1℃/min的升溫速率，預(yù)熱電池消耗的能量約占電池總能量的2.5%。

加熱器預(yù)熱

在電加熱片的加熱方式中，電加熱片一般放置在電池的頂部或底部，電加熱片出現(xiàn)的熱量直接傳遞到電池中。電加熱片一般由正溫度系數(shù)材料(PTC)制成。隨著溫度的升高，電阻增大，從而達(dá)到自動(dòng)控制溫度的目的。