【摘 要】
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近年来由于国家大力发展新能源汽车产业,我国在电动汽车领域取得了巨大的成功。动力电池是电动汽车的动力来源,也是电动汽车中最核心的部分,电动汽车的发展离不开电池技术的发展。动力电池目前存在的可靠性、安全性方面的技术问题是限制电动汽车发展的一大瓶颈,尤其是动力电池的热管理系统。如果没有高效的热管理系统,电池续航里程会逐渐下降、电池的全生命周期会极大的缩减,电池运行过程中发热严重时甚至可能引发热失控,进而
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近年来由于国家大力发展新能源汽车产业,我国在电动汽车领域取得了巨大的成功。动力电池是电动汽车的动力来源,也是电动汽车中最核心的部分,电动汽车的发展离不开电池技术的发展。动力电池目前存在的可靠性、安全性方面的技术问题是限制电动汽车发展的一大瓶颈,尤其是动力电池的热管理系统。如果没有高效的热管理系统,电池续航里程会逐渐下降、电池的全生命周期会极大的缩减,电池运行过程中发热严重时甚至可能引发热失控,进而导致电动车起火、爆炸。复合相变材料可以通过潜热有效的控制电池组的温度,同时提高电池间温度的均匀性,实现电池快速散热。本文采用选择性激光烧结3D打印技术,成功实现了复合相变材料的制造,将其用于制造电动汽车电池热管理系统,可以有效的解决电池散热问题,进而增加电池的可靠性和安全性。本文的主要研究内容如下:(1)为了改善相变材料粉末的流动性,以适合用于选择性激光烧结3D打印技术,设计了一种液氮深度冷却研磨的相变材料粉末制备方法:在石蜡中加入液氮冷却硬化后进行研磨,并在研磨的过程中添加微粉硅胶以使石蜡能在恢复常温后也能保持粉末态,得到的粉末具有良好的流动性,可用于用于选择性激光烧结3D打印。(2)为了得到拥有良好流动性的石蜡/膨胀石墨复合相变材料粉末,设计了水浴熔融-混合研磨和机械粉碎-研磨混合两种复合相变材料粉末的制备方法,并对这两种方法制得的粉末进行微观形态、粒度分布、动态流动性、热性能测试。对比了这两种不同的方法制备得到的粉末性能差异,挑选最适合用于选择性激光烧结3D打印成型的粉末制备方法以及材料比例。最终,采用机械粉碎-研磨混合法制备的材料成份为:80%石蜡+15%膨胀石墨+5%微粉硅胶的复合粉末综合性能最佳,并成功使用选择性激光烧结3D打印技术制造成型。(3)进行了传热模拟研究,结果显示膨胀石墨的含量越多,石蜡/膨胀石墨复合相变材料的导热效率越高,且形成了导热通路的石蜡/膨胀石墨复合相变材料可以极大的提高传热效率。将复合相变材料应用于电池组热管理系统,可以有效的保持电动汽车的电池运行温度在合适的范围内,配合强制空气冷却系统可以阻止电池发生整体热失控。
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