锂离子电池储能系统浸没液冷的技术经济性分析

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作者 林季锦 刘倩 +4 位作者 曲涛 李京鲲 黄东永 朱晓庆 巨星 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第9期3622-3635,共14页

浸没储能系统因传热能力强、电池一致性佳等优势,逐渐受到关注。然而,对浸没式液冷的经济性,目前比较研究工作仍较为匮乏。本工作基于浸没储能系统的特点开展经济性分析研究。首先,对浸没储能系统技术对比分析,讨论储能系统方案中整包... 浸没储能系统因传热能力强、电池一致性佳等优势,逐渐受到关注。然而,对浸没式液冷的经济性,目前比较研究工作仍较为匮乏。本工作基于浸没储能系统的特点开展经济性分析研究。首先,对浸没储能系统技术对比分析,讨论储能系统方案中整包浸没、整簇浸没、储能柜以及储能集装箱的主要特点、系统结构和组成部件等。随后,基于浸没储能系统的总体结构和主要部件的成本,结合储能系统发热量计算模型和经济性分析模型,计算评估了4种组合下浸没储能系统的经济性。最后,本工作考虑浸没热管理下电池寿命变化分析了对储能系统经济性的影响,并计算了浸没储能系统的浸没液成本和结构对经济性的影响。结果表明在一定条件下,浸没储能系统的投资回收期、净现值和内部收益率等经济性指标均位于合理区间。以整包浸没的电池集装箱系统为例,其静态投资回收期为4.65年,动态投资回收期为5.81年,净现值为434.09万元,内部收益率为18.14%,浸没储能系统在经济性上可具备一定优势。 展开更多

关键词 锂离子电池储能 浸没液冷 经济性分析 电池寿命

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高算力数据中心单相浸没液冷系统设计与试验研究 被引量：1

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作者 刘展 季沈蕊 +1 位作者 孙鑫山 凌云志 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第4期37-41,共5页

随着人工智能(AI)、大数据、云平台对算力需求的大幅提升,传统风冷技术对IT机柜的冷却能力已达到极限,研究和开发液冷技术对降低数据中心能耗、提高能源利用效率具有重要意义。考虑到国内至今开展有关单相浸没液冷方面的科研与教学实验... 随着人工智能(AI)、大数据、云平台对算力需求的大幅提升,传统风冷技术对IT机柜的冷却能力已达到极限,研究和开发液冷技术对降低数据中心能耗、提高能源利用效率具有重要意义。考虑到国内至今开展有关单相浸没液冷方面的科研与教学实验研究较少,该文通过合理设计、对比选型、系统调试等环节搭建了用于教学研究的综合单相浸没式液冷试验台,对数据中心液冷散热系统运行性能进行了深入探究和分析,评估了该系统的改进空间与应用潜力,相关工作一方面可为绿色数据中心的低碳高效运行提供技术支持,另一方面也可进一步完善数据中心液冷研究方面的科研与教学实践改革。 展开更多

关键词 高算力数据中心 单相浸没液冷 系统设计 试验研究

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浸没液体冷却技术在动力电池热管理中的应用研究进展 被引量：1

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作者 朱剑杰 庄园 +7 位作者 欧阳洪生 卢永杰 严昱昊 吴曦蕾 叶恭然 张灿灿 吴玉庭 韩晓红 《制冷学报》 北大核心 2025年第2期1-16,共16页

电池热管理系统是纯电动汽车非常重要的组成部分。随着液体浸没技术在电子设备领域的成功应用,该技术在电池热管理系统中的应用也越来越受到重视。动力电池浸没液冷技术是将电池直接浸没于绝缘流体中,通过对流换热或相变传热来带走电池... 电池热管理系统是纯电动汽车非常重要的组成部分。随着液体浸没技术在电子设备领域的成功应用,该技术在电池热管理系统中的应用也越来越受到重视。动力电池浸没液冷技术是将电池直接浸没于绝缘流体中,通过对流换热或相变传热来带走电池的热量。从动力电池热管理角度出发,分析了温度对电池性能的影响以及采用不同电池热管理系统的优势和存在的局限性,重点阐述了采用浸没式电池热管理系统的重要性。在此基础上,详细综述了液体浸没式电池热管理系统目前主要存在的关键技术问题及相关研究进展,包括冷却液的选择、模组设计、寿命和安全性研究等方面。最后概述了部分厂商进行探索或示范性工作所开发的动力电池浸没液冷产品。 展开更多

关键词 动力电池 电池热管理 浸没液冷 冷却液 模组设计

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储能锂电池浸没式液冷的散热特性实验研究

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作者 陆威 仲文 +1 位作者 吴志根 张冠华 《化学工程》 北大核心 2025年第7期7-12,共6页

基于某公司制造的21700电池,进行以FC-3283电子氟化液作为冷却液的浸没式液冷实验,分析研究单体电池及4节电池组在放电倍率分别为1C、2C、3C、4C时浸没在冷却液中的传热特性。结果表明:对于单体空气静置冷却实验,当放电倍率超过2C时,电... 基于某公司制造的21700电池,进行以FC-3283电子氟化液作为冷却液的浸没式液冷实验,分析研究单体电池及4节电池组在放电倍率分别为1C、2C、3C、4C时浸没在冷却液中的传热特性。结果表明:对于单体空气静置冷却实验,当放电倍率超过2C时,电池温度超过了40℃,电池温度与放电倍率呈正比,温差最大达到了4.7℃,超过安全工作温度范围;对于单体浸没液冷实验,电池放电倍率越高,其散热效率越好;电池组静置冷却实验中,每节电池的温度上升趋势一致,静置冷却的电池组在放电倍率3C时温度才超过40℃;对于电池组对流冷却实验,当放电倍率超过4C时,温度仅超过安全温度1.4℃,电池组对流冷却实验能够更加有效地改善散热效果,但对于温度均匀性,仅在低放电倍率时有所改善。 展开更多

关键词 电池 浸没式液冷 传热 对流

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相变浸没式液冷系统研究

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作者 万积清 柯文 +1 位作者 徐世杰 朱冰 《中兴通讯技术》 北大核心 2025年第3期62-67,共6页

数据中心机柜功耗密度在不断提升,传统风冷散热已难以满足其未来高密度高效的散热需求。围绕最前沿的相变式液冷技术,首先对冷板式和浸没式相变液冷的技术原理、核心架构和技术参数进行分析与比较,接着从5个维度对液冷的冷却液介质进行... 数据中心机柜功耗密度在不断提升,传统风冷散热已难以满足其未来高密度高效的散热需求。围绕最前沿的相变式液冷技术,首先对冷板式和浸没式相变液冷的技术原理、核心架构和技术参数进行分析与比较,接着从5个维度对液冷的冷却液介质进行深入分析,包括其分类、特性对比、分子结构、材料兼容和市场应用挑战,最后针对立式和卧式两种技术架构方案进行对比分析,并逐一探讨相变浸没液冷面临的两大难题。相变液冷冷却技术代表着未来超高密度散热的发展趋势,未来有望与风冷等基础散热技术深度融合,形成多技术耦合的新型冷却生态。 展开更多

关键词 冷板式液冷 浸没式液冷 相变浸没式液冷 数据中心

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基于环路热虹吸管的浸没式液冷实验

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作者 王禹 马祥 +1 位作者 张永海 魏进家 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期468-476,共9页

将环路热虹吸管与服务器散热相结合,设计并加工出一种用于模拟服务器液冷的循环冷却系统.以HFE-7100作为工质,研究不同加热功率下服务器模拟热启动问题,并探讨不同注液率、汽路绝热段长度(箱体与冷凝器的高度差)对循环系统传热特性的影... 将环路热虹吸管与服务器散热相结合,设计并加工出一种用于模拟服务器液冷的循环冷却系统.以HFE-7100作为工质,研究不同加热功率下服务器模拟热启动问题,并探讨不同注液率、汽路绝热段长度(箱体与冷凝器的高度差)对循环系统传热特性的影响.此外还对实验过程中汽路内的流动状态进行了分析.研究结果表明,在低加热功率下(90~120 W),服务器箱体温度会出现先升高后降低随后逐渐平稳的现象,而高加热功率下(≥150 W)则会出现箱体温度先快速升高然后缓慢升高随后逐渐平稳的现象.热启动过程中的现象可以分为3个阶段.第1阶段为过冷至蒸发,第2阶段循环系统初步建立,第3阶段系统循环完全建立.其中第2阶段热启动箱体最高温度会随着加热功率的增加而逐渐降低,系统达到稳定循环的时间会随着加热功率的增加而增加.此外,注液率从65%增加到85%时,系统压差(箱体及储液箱内的压强差)提高34.7%,但是冷凝器效率降低,其出口过冷度会降低47.4%;当汽路绝热段长度从40 cm增加到80 cm时,系统压差提高26.6%,冷凝器效率提升,其出口过冷度提高120.6%. 展开更多

关键词 环路热虹吸管 浸没式液冷 启动特性 强化换热

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锂离子电池不同冷却方式及浸没式冷却液综合对比分析 被引量：4

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作者 徐阳 唐桢馥 +2 位作者 张晓晶 钱艺华 王青 《广东电力》 北大核心 2024年第9期45-55,共11页

随着锂离子电池储能电站的发展,高效且安全的电池热管理系统逐渐受到重视,防范电池热失控成为关键。首先对比介绍目前的电池热管理方式,并从温度控制、防火安全、系统成本等方面归纳不同技术的优势与劣势,指出浸没式液冷是目前锂离子储... 随着锂离子电池储能电站的发展,高效且安全的电池热管理系统逐渐受到重视,防范电池热失控成为关键。首先对比介绍目前的电池热管理方式,并从温度控制、防火安全、系统成本等方面归纳不同技术的优势与劣势,指出浸没式液冷是目前锂离子储能电站较为理想的热管理技术。然后基于锂离子电池储能电站的应用需求,提出理想浸没式冷却液的主要技术指标,并总结目前常用的5类冷却液:氟化液、碳氢化合物类、硅油类、酯类和水基类,分述其各自代表性产品的主要性能参数和特点。最后从绝缘性、防火安全性、散热性、流动性和环境友好性这5个指标对5类冷却液体进行定量评价,对浸没式液冷技术和浸没冷却液未来的研究方向进行探讨。 展开更多

关键词 锂离子电池 浸没式液冷 合成酯 氢氟醚 气制液

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浸没式液冷磷酸铁锂模组热失控研究

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作者 王凌云 沈斌 +1 位作者 王宁 刘世桐 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第9期1747-1754,共8页

锂离子电池模组液冷条件下的安全性具有自身特点,对其开展实验研究具有重要的现实意义。在浸没式液冷系统测试平台上开展了280 Ah磷酸铁锂离子电池过充、外短路和过热三种诱发方式的热失控实验,以考察单体电池及模组液冷条件下诱发热失... 锂离子电池模组液冷条件下的安全性具有自身特点,对其开展实验研究具有重要的现实意义。在浸没式液冷系统测试平台上开展了280 Ah磷酸铁锂离子电池过充、外短路和过热三种诱发方式的热失控实验,以考察单体电池及模组液冷条件下诱发热失控过程中的热行为,并将其与自然对流条件下的热失控行为进行对比。研究发现:采用浸没式液冷,能降低过充诱发热失控时的产热起始温度、热失控诱发温度和热失控后峰值温度;能减弱电池短路诱发热失控时的过程温升速率和峰值温度,使电池热失控发生时刻后延。此外,采用浸没式液冷时,2 kW加热板贴合加热的过热诱发热失控实验中,电池最高温度为90℃,未发生热失控。 展开更多

关键词 浸没式液冷 安全性 磷酸铁锂电池 热失控

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单相浸没式液冷箱体关键参数的仿真研究 被引量：4

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作者 刘圣春 徐智明 +2 位作者 李雪强 张鑫宇 孙海旺 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期159-166,共8页

随着数据中心冷却技术的发展,单相浸没式液冷技术表现出巨大的应用前景。在该冷却方式下,需将服务器浸没于液冷箱体内,通过冷却液的强制流动带走服务器热量。本文建立了1U服务器与液冷箱体模型,从服务器(局部)与液冷箱体(整体)两个角度... 随着数据中心冷却技术的发展,单相浸没式液冷技术表现出巨大的应用前景。在该冷却方式下,需将服务器浸没于液冷箱体内,通过冷却液的强制流动带走服务器热量。本文建立了1U服务器与液冷箱体模型,从服务器(局部)与液冷箱体(整体)两个角度出发,对影响其性能的关键参数进行了仿真研究。结果表明:选取高性能散热器,合理设计服务器内部结构,可以有效提升机柜的冷却性能;流量的增加可以改善液冷系统的冷却性能,但也会造成压力损失的增加;挡板可以强制冷却液流入服务器,显著降低CPU温度,增设挡板前后CPU温度相差19.8℃,这是影响该冷却技术性能最为关键的参数。 展开更多

关键词 单相浸没式液冷技术 服务器 液冷箱体 数值模拟

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数据中心液冷散热技术及应用 被引量：8

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作者 严劲 景焕强 +1 位作者 张子骜 刘帆 《中兴通讯技术》 北大核心 2024年第6期84-91,共8页

数字技术的创新演进与蓬勃发展,推动算力需求持续提升,数据中心能耗呈指数型增长。在可持续发展、“双碳”、新型数据中心等政策理念指引下,数据中心制冷技术正式迈入液冷阶段。首先从芯片、设备、机柜散热诉求,机房节能诉求等多个维度... 数字技术的创新演进与蓬勃发展,推动算力需求持续提升,数据中心能耗呈指数型增长。在可持续发展、“双碳”、新型数据中心等政策理念指引下,数据中心制冷技术正式迈入液冷阶段。首先从芯片、设备、机柜散热诉求,机房节能诉求等多个维度,深入探讨液冷技术的必要性与优势,同时针对多种液冷技术方案从架构、原理、关键组成等方面进行深入分析。其次,通过散热能力、节能效果、维护性、技术成熟度等方面的综合对比,短中期单相冷板式液冷将更具优势。最后,探讨了当前数据中心液冷在可靠性、散热强化、低成本等维度的研究趋势。 展开更多

关键词 散热技术 机房节能 液冷散热 冷板式液冷 浸没式液冷

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液体浸没条件下锂离子电池新型热灾害的研究进展与挑战 被引量：1

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作者 周彪 葛慕滢 +1 位作者 王凯 任常兴 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第6期767-773,共7页

在“碳达峰、碳中和”的背景下,浸没式液冷技术是具有良好应用前景的锂离子电池热管理技术之一。在新一代热管理系统中,锂离子电池热失控诱导火灾依然是一个重大的安全隐患。本文全面梳理了当前浸没式液冷技术的研究进展,分析了浸没条... 在“碳达峰、碳中和”的背景下,浸没式液冷技术是具有良好应用前景的锂离子电池热管理技术之一。在新一代热管理系统中,锂离子电池热失控诱导火灾依然是一个重大的安全隐患。本文全面梳理了当前浸没式液冷技术的研究进展,分析了浸没条件下锂离子电池热灾害的多种模式,提出锂离子电池新型热灾害的研究趋势。首先,介绍了浸没式液冷技术及其优劣势、液冷方法以及液冷介质,重点介绍了相变液冷技术以及部分常用液冷剂的物性参数;其次,梳理了近年来浸没式液冷技术的进展与政策;再次,从浸没条件下锂离子电池老化、热失控以及二次灾害等方面对浸没条件下新型锂离子电池热灾害的模式进行了深入分析和讨论,并指出现有研究存在的不足;最后,提出未来浸没式液冷条件下,新型锂离子电池安全防护技术研究的发展方向。文章有助于提升浸没条件下锂离子电池组热安全性,增强热灾害发生后的应急能力。 展开更多

关键词 锂离子电池 火灾 液冷剂 浸没式液冷技术 新型热灾害模式

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浸没式交换机液冷技术仿真与实验 被引量：3

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作者 冯帅 王国岩 +2 位作者 何嘉俊 张可牧 安青松 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期135-144,共10页

交换机作为通讯传输技术的核心设备,内部芯片产生的热流密度越来越高,提高其散热效率是数据中心稳定运行的前提。本文对应用于交换机散热的新型浸没式液冷技术进行仿真与实验研究,通过高功率交换机的液冷散热仿真、浸没式液冷的散热效... 交换机作为通讯传输技术的核心设备,内部芯片产生的热流密度越来越高,提高其散热效率是数据中心稳定运行的前提。本文对应用于交换机散热的新型浸没式液冷技术进行仿真与实验研究,通过高功率交换机的液冷散热仿真、浸没式液冷的散热效率实验对应用效果进行了分析和评估。结果表明:基于元件模型散热仿真分析的模型修正方法提高了温度预测的准确性,浸没式液冷条件下交换机的元件温度比相同功率风冷条件下的温度约低20℃,浸没式液冷环境下单位体积的交换机极限功率约是风冷条件下极限功率的3.2倍。 展开更多

关键词 浸没式液冷技术 热仿真 交换机 散热效率 极限功率

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数据中心用浸没式冷却液的研究进展 被引量：18

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作者 张呈平 郭勤 +1 位作者 贾晓卿 权恒道 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2184-2195,共12页

液冷技术是解决数据中心散热难题的有效方案。在液冷的3种方式中,浸没式液冷是最理想和环保绿色的液冷技术。该文综述了浸没式液冷技术的关键材料——浸没式冷却液的发展现状,提出理想浸没式冷却液的技术指标,介绍了目前浸没式冷却液的... 液冷技术是解决数据中心散热难题的有效方案。在液冷的3种方式中,浸没式液冷是最理想和环保绿色的液冷技术。该文综述了浸没式液冷技术的关键材料——浸没式冷却液的发展现状,提出理想浸没式冷却液的技术指标,介绍了目前浸没式冷却液的分类、物化性能特点,综合考虑环境性能、电绝缘性能、热传递性能、热稳定性、安全性等因素,认为全氟烯烃是当前最为理想的浸没式冷却液。鉴于当前研究开发的成果和存在的问题,今后的研究重点在于对浸没式冷却液进行科学的分子设计、建立高效和全面的筛选机制、开发绿色合成工艺路线。 展开更多

关键词 浸没式冷却液 浸没式液冷 全氟烯烃 全氟胺 全氟聚醚 氢氟醚 氢氟烯烃

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大规模锂电储能模组浸没式热失控管理

14

作者 张晓军 张春风 +4 位作者 盛雷 张振东 栗鑫 王李杨 金利杰 《内燃机工程》 北大核心 2025年第5期62-68,共7页

针对大规模锂电储能用280 Ah电池模组的热失控管理问题,采用浸没式液冷温控方案对模组热失控的行为进行管控。研究了电池模组在浸没、非浸没情境下的热失控传播行为,及其在不同类别浸没液和不同热失控触发方式下的热失控行为特征。研究... 针对大规模锂电储能用280 Ah电池模组的热失控管理问题,采用浸没式液冷温控方案对模组热失控的行为进行管控。研究了电池模组在浸没、非浸没情境下的热失控传播行为,及其在不同类别浸没液和不同热失控触发方式下的热失控行为特征。研究结果显示,模组在非浸没情境下发生了热失控传播,其峰值温度高达367.8℃,而在浸没情境下未发生热失控传播。模组在过充情境下的热失控峰值温度为227.1℃,高于其在针刺情境下的峰值温度214.7℃。碳氢基合成油与二甲基硅油对模组热场管控和热失控抑制的能力相当,前者在疏散模组热量方面的能力较强,后者在削弱模组峰值温度方面的能力较强。 展开更多

关键词 锂离子电池 储能模组 热失控管理 浸没式液冷 热安全设计

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浸没式液冷在电池热管理与数据中心领域的应用进展

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作者 王霞 张英 +2 位作者 戈汕琴 江南 蔡涛 《低温工程》 2025年第5期75-85,共11页

介绍了浸没式液冷技术的背景、发展方向和意义。在数据中心领域,该技术通过将设备浸没在冷却液中,有效解决了局部热点问题,降低能耗并提高了能源利用率。在电池热管理方面,浸没式液冷技术通过及时、快速地传导和吸收热量,保证电池温度... 介绍了浸没式液冷技术的背景、发展方向和意义。在数据中心领域,该技术通过将设备浸没在冷却液中,有效解决了局部热点问题,降低能耗并提高了能源利用率。在电池热管理方面,浸没式液冷技术通过及时、快速地传导和吸收热量,保证电池温度在理想范围内,提升电池性能和寿命及系统的安全性和效率。最后,对浸没式液冷技术及其应用进行了展望,旨在激发更多创新思维,推动该技术在更多新兴行业的广泛应用,助力全球能源与信息技术的高效融合与绿色发展。 展开更多

关键词 浸没式液冷 数据中心 热管理 储能系统 新能源汽车动力电池

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储能用锂电池模组的浸没式热安全性能试验研究

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作者 张雪奎 张振东 +4 位作者 盛雷 付林祥 朱泽华 张晓军 张春风 《储能科学与技术》 2025年第11期4321-4329,共9页

针对规模化储能用锂电池模组的热失控传播问题,提出了一种浸没式液冷方案,对储能用280 Ah锂电池模组在不同浸没情境下的热安全性能开展了试验研究,并对比分析了电池模组在浸没与非浸没工况下的热失控传播特征,探讨了浸没冷却对模组热失... 针对规模化储能用锂电池模组的热失控传播问题,提出了一种浸没式液冷方案,对储能用280 Ah锂电池模组在不同浸没情境下的热安全性能开展了试验研究,并对比分析了电池模组在浸没与非浸没工况下的热失控传播特征,探讨了浸没冷却对模组热失控过程的调控机制。结果表明,过充触发中间电池热失控后,电池模组在非浸没状态下发生热失控传播,在浸没状态下均未发生热失控传播。随着浸没高度比的增加,电池开阀时间推迟,热失控触发时电池的表面温度降低,但是失控后模组降温加快,热失控传播风险减小。非浸没工况下电池模组的最高温度达635.4℃,峰值温升速率为17.5℃/s,质量损失率为23.26%;而浸没高度比为100%工况下,最高温度降低至322.6℃,峰值温升速率减少至12.3℃/s,质量损失率锐减至3.85%,相邻电池峰值温度控制在242.6℃以下,并显著抑制热蔓延。对比不同浸没工况发现,浸没高度比超过100%后,上述热失控特征参数没有明显变化。研究结果对浸没式锂电池储能系统的结构设计和优化具有重要参考价值。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 过充行为 浸没式液冷 热失控传播

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高容量锂离子电池储能模组在浸没状态下的热失控行为实验研究

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作者 姚新宇 张振东 +2 位作者 盛雷 朱泽华 付林祥 《上海理工大学学报》 2025年第5期523-532,共10页

针对高容量锂离子电池储能系统的热安全管控问题,结合理论分析和实验测试,采用浸没式液冷方案研究了储能模组在过充情形下的热失控行为特征,探讨了浸没液种类、电池间距等因素对模组热失控过程中的电压、温度、热蔓延等的影响机制,并将... 针对高容量锂离子电池储能系统的热安全管控问题,结合理论分析和实验测试,采用浸没式液冷方案研究了储能模组在过充情形下的热失控行为特征,探讨了浸没液种类、电池间距等因素对模组热失控过程中的电压、温度、热蔓延等的影响机制,并将其与常规非浸没式模组的热失控行为进行了比较。结果表明,常规非浸没式储能模组发生了严重的热失控蔓延,而浸没式储能模组无热失控传播,且热失控电池的最高温度相较于非浸没模组降低了85%。采用导热系数、比热容较大的浸没液,可将模组的最高温度控制在237℃以内;同时,延长了电池热失控的早期孕育时间,使热失控触发时间延后150 s。此外,过充电池的升温幅度也较小(约12.9℃)。电池间距由1.5 mm增至2.0 mm时,储能模组的最高温度降幅达40.3℃。浸没式储能模组热失控过程中无起火、爆炸和热失控传播现象。研究结果可为大规模锂电储能的热安全管理系统设计、优化等提供参考。 展开更多

关键词 磷酸铁锂储能电池 热失控蔓延 浸没式液冷 热安全管理

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