同种蓄电池之间各方面的差异

同种蓄电池不同温度条件下热耗率比较

　　同一种蓄电池在不同温度下热耗率(每产生1kW h的电能所消耗的热量)是不一样的，这是因为电池内部的化学反应与温度密切相关。环境温度对蓄电池性能是很有影响的。周围环境温度较低，蓄电池运行时会自身反应产生的热量较多。在蓄电池正常运行温度范围内，环境温度越高蓄电池自身产生的热量相对越少，所消耗的化学能越少，效率较高。这是因为蓄电池与周围环境存在着热交换。热管理就应该保证蓄电池在自己的最佳运行温度范围环境中运行以提高蓄电池效率，同时保证所有蓄电池周围运行温度环境的一致性以确保所有蓄电池的运行状况一致。

　　同类型蓄电池不同形状的比较

　　长方形蓄电池一般是叠压型，圆柱形蓄电池是卷绕型。它们的封装方式各不一样，热特性由于结构不同存在相应差异。不同大小形状的圆柱与长方形蓄电池的热分布是不相同的。由于散热表面积大小不同，蓄电池内部的热梯度也不同。

　　鉴于形状不同的圆柱形锂离子蓄电池温度场比较更加直观，我们分析同类型不同半径 、不同大小容量的圆柱形蓄电池在同一车辆行驶状态下的内部温度场。这里两个20Ah的蓄电池并联就相当于一个40Ah的蓄电池。
可以看出40Ah蓄电池内部有17℃的内部温差和16%的电流密度不均衡。而两个20Ah蓄电池并联的同等容量蓄电池组，单体电池内部只有10℃的温差和6%的电流密度差。大容量电池温度梯度更大，这主要是由于电池的散热表面积比例相对减少而造成的。并且实验分析得出并联的两个20Ah蓄电池比一个40Ah的蓄电池使用寿命要长。这就说明了应用小容量蓄电池的部分优势。

　　同种蓄电池不同模块化方式的比较

　　蓄电池包有时是由许多单体电池组成的蓄电池模块组成的。单体电池的热特性各不相同，在它们组成蓄电池模块后，由于组合数量，排列方式以及封装方式不同蓄电池模块的热特性也差异很大。因此我们在选取恰当单体电池的同时还要考虑组成模块的方式、单体电池数量、电池摆放排列和封装方式等。

　　我们对一组生热量较小的用于EV的力神棱柱形液态锂离子蓄电池组在无通风状态下的温度场进行仿真热分析。模拟满充电池在1C恒流放电至截止电压状态下的蓄电池组(模块)温升情况。

　　实际上蓄电池成组密集摆放，四周与中心的散热条件不同。各个蓄电池表面散热边界条件不同，从而造成整体存在温差，即中间产生热量集聚温度高，边缘温度低的现象。

　　少量单体电池组成蓄电池模块后，温度不均衡相对较小。组成模块的单体电池数量越大，热量集聚的现象越明显。当大量单体电池密集摆放就会出现较大的温度不均匀性，蓄电池包内蓄电池模块内单体电池温差就会越大，有45℃之大。而少量单体电池组成蓄电池模块密集摆放在一起，温差只有1℃左右。

　　此类蓄电池属于发热量较小的应用于EV的小容量蓄电池，并且是在发热量较小的车辆运行状态下没有采取强制冷却的蓄电池模块。实际车辆行驶中蓄电池运行情况复杂，发热量大幅增加。对于发热量较大的应用于PHEV的大容量蓄电池，单体电池电流较大，生热率更高，密集摆放后造成的温度不均衡现象就会更加明显。模块间，单体电池间的温差将会加大。严重影响蓄电池的一致性，同时还造成安全隐患，这使得蓄电池模块整体性能大幅降低。这时就必须进行有效的蓄电池模块热管理，采取风冷和液冷，必要时还要采取性能更佳的相变材料作为传热介质来进行热管理。因此我们在选取合理的单体电池类型后还要根据蓄电池特性选取恰当的模块化方式，选取合适的单体电池数量、摆放排列方式以及模块封装方式等。

　　蓄电池包应该合理设计才能发挥出蓄电池的最佳性能，还要考虑到机械，包装，电，热，安全，监测和控制多方面以及与车辆其它部分的接口等问题。我们在选取蓄电池时，就应该充分考虑到选取合适的类型、恰当的模块化模式、合适的排列摆放以及封装方式。我们可以看出蓄电池的选取对蓄电池包的性能有很大的影响，严重时会导致蓄电池包的性能下降、成本升高、并且具有安全隐患等。同时也迫切需要蓄电池制造商的协同努力，制造出最适用于电动 汽车 使用的蓄电池。