新能源汽車電池冷卻技術(shù)：守護動力核心的“溫控密碼”

在新能源汽車中，鋰離子電池是動力系統(tǒng)的核心，其性能、安全性與壽命高度依賴工作溫度。過高或過低的溫度都會引起容量衰減、內(nèi)阻上升，甚至觸發(fā)安全風(fēng)險。因此，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（Battery Thermal Management System, BTMS）已成為電動汽車系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵組成，其中冷卻方案的合理性直接影響整車可靠性與能效表現(xiàn)。

一、溫度對鋰離子電池性能與壽命的影響

鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高等優(yōu)勢，但對溫度變化較為敏感。工程與實驗研究表明：

• 高溫環(huán)境會加速電池內(nèi)部副反應(yīng)，導(dǎo)致電解液分解、SEI膜劣化和活性物質(zhì)損失，進而引起容量衰減和內(nèi)阻上升。在持續(xù)高溫或熱量無法及時散出的情況下，還可能誘發(fā)熱失控風(fēng)險。

• 低溫環(huán)境會顯著降低離子遷移速率，導(dǎo)致充放電效率下降，并在不當充電條件下增加析鋰風(fēng)險，對循環(huán)壽命和安全性產(chǎn)生不利影響。

綜合行業(yè)經(jīng)驗，鋰離子電池的理想工作溫度區(qū)間通常為約25–40 ℃，其中接近室溫時可在容量保持率、功率輸出與壽命之間取得較優(yōu)平衡。隨著動力電池功率密度提升和快充需求增加，大電流工況下的發(fā)熱水平明顯提高，對冷卻系統(tǒng)提出了更高要求。

二、主流電池冷卻技術(shù)及其工程特性

目前動力電池冷卻方案主要包括風(fēng)冷、液冷、熱管冷卻與相變材料（PCM）冷卻。不同方案在散熱能力、系統(tǒng)復(fù)雜度和適用場景上各有側(cè)重。

1. 風(fēng)冷：結(jié)構(gòu)簡單，適用于中低熱負荷系統(tǒng)

風(fēng)冷通過空氣對流帶走熱量，分為自然對流和強制對流。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護便利，常用于功率密度較低或?qū)Τ杀久舾械碾姵叵到y(tǒng)。

但由于空氣導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容較低，風(fēng)冷在高倍率充放電或高環(huán)境溫度下的散熱能力有限，且電池模組內(nèi)溫度均勻性控制難度較大。未來風(fēng)冷技術(shù)更多依賴于風(fēng)道設(shè)計優(yōu)化與模組排布改進，以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2. 液冷：當前高能量密度電池的主流方案

液冷利用冷卻液的高比熱容和較高導(dǎo)熱能力，通過冷卻板或管路將電池?zé)崃繋ё撸钱斍爸髁鞒擞密嚭透吖β孰姵匕闹饕x擇。

液冷系統(tǒng)可分為直接接觸式與間接接觸式，后者在安全性和可靠性方面更具優(yōu)勢，應(yīng)用更為廣泛。相比風(fēng)冷，液冷在溫度控制精度和均勻性方面表現(xiàn)更優(yōu)，但系統(tǒng)復(fù)雜度、重量和密封可靠性要求更高。因此，液冷系統(tǒng)設(shè)計的重點集中在流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、密封可靠性和系統(tǒng)能耗控制。

3. 熱管冷卻：高效傳熱的局部強化方案

熱管通過工質(zhì)相變實現(xiàn)高效傳熱，具備熱阻低、響應(yīng)快的特點，適合用于局部熱點的熱量轉(zhuǎn)移。在電池系統(tǒng)中，熱管通常作為輔助散熱手段，與液冷或風(fēng)冷系統(tǒng)協(xié)同使用。

其應(yīng)用受限于結(jié)構(gòu)集成空間、接觸面積和制造復(fù)雜度，更多適用于空間受限但局部熱流密度較高的場景。未來發(fā)展方向在于結(jié)構(gòu)小型化與模塊化集成。

4. 相變材料（PCM）冷卻：吸收峰值熱量的被動方案

PCM通過相變過程吸收熱量，在溫度波動抑制方面具有優(yōu)勢，且無需額外能耗。其主要作用在于削峰填谷，緩解短時間高熱流沖擊。

由于PCM自身導(dǎo)熱系數(shù)有限，單獨使用難以滿足持續(xù)高功率工況，工程上通常與液冷或風(fēng)冷方案結(jié)合使用。提升PCM導(dǎo)熱性能和系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計能力，是其應(yīng)用擴展的關(guān)鍵。

三、技術(shù)發(fā)展趨勢：協(xié)同化與系統(tǒng)級優(yōu)化

隨著動力電池向更高能量密度和更高充放電倍率發(fā)展，單一冷卻技術(shù)已難以全面滿足需求。未來電池冷卻系統(tǒng)將呈現(xiàn)以下趨勢：

• 風(fēng)冷：通過結(jié)構(gòu)與流場優(yōu)化提升適用上限；

• 液冷：向高集成度、低能耗和高可靠性方向發(fā)展；

• 熱管與PCM：更多作為局部強化或緩沖方案，與主冷卻系統(tǒng)協(xié)同工作。

核心目標在于實現(xiàn)溫度控制精度、系統(tǒng)效率與結(jié)構(gòu)緊湊性之間的平衡。

人禾母排：面向電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的工程化連接方案

在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，母排不僅承擔(dān)電能傳輸功能，同時也是電池包內(nèi)部的重要導(dǎo)熱路徑。其材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計與絕緣方式，會直接影響熱量分布與冷卻效率。

依托多年銅鋁母排制造經(jīng)驗，人禾針對不同冷卻技術(shù)特點，提供可工程化落地的母排解決方案。

1. 面向熱電與局部強化冷卻的母排設(shè)計

針對局部控溫或熱電冷卻應(yīng)用，人禾通過高精度加工與結(jié)構(gòu)定制，實現(xiàn)母排與冷卻單元的穩(wěn)定貼合，降低接觸熱阻，并支持溫度傳感器集成，便于系統(tǒng)監(jiān)測與控制。

2. 面向熱管冷卻的結(jié)構(gòu)適配方案

在人禾母排設(shè)計中，可針對熱管蒸發(fā)端位置進行局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保熱量高效導(dǎo)入熱管系統(tǒng)。同時，通過合理的折彎半徑與異形加工，提升在緊湊電池包中的空間適配能力。

3. 面向液冷、風(fēng)冷與PCM系統(tǒng)的通用化方案

• 液冷系統(tǒng)：通過優(yōu)化母排與冷卻板接觸界面，提高換熱效率，并結(jié)合成熟的絕緣與密封工藝，提升系統(tǒng)可靠性；

• 風(fēng)冷系統(tǒng)：通過表面處理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善對流和輻射散熱條件；

• PCM系統(tǒng)：通過表面粗化與耐腐蝕處理，提升母排與相變材料的長期接觸穩(wěn)定性。

以制造能力支撐電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可靠性

人禾專注于銅排、鋁排及電池連接解決方案的設(shè)計與制造，產(chǎn)品涵蓋硬排、軟連接、銅鋁排、高溫絕緣母排、PI硬排等，可根據(jù)不同電池?zé)峁芾砑軜?gòu)提供材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計與絕緣工藝的一體化支持。

在新能源汽車與儲能系統(tǒng)中，母排不僅是電氣連接部件，更是熱管理系統(tǒng)的重要組成。人禾以豐富行業(yè)經(jīng)驗與強大制造能力，助力客戶構(gòu)建更安全、更可靠的電池系統(tǒng)。