熱管理的重要性
近年來電動汽車電池組的成本迅速下降，這主要是由于規(guī)模效益和更高效的制造工藝造成的。但電動汽車與內(nèi)燃機汽車相比，購買價格仍顯昂貴。為了電動汽車市場更進一步，電動汽車的價格需要變得更加實惠。
由于電池是新增成本的大頭，因此，電池行業(yè)專注于如何降低電池成本，全球以美元/千瓦時 (US$/kWh) 作為價格通用衡量標準。其中，電池壽命對成本的影響往往被忽視，從而忽視了該行業(yè)的一項重要增長戰(zhàn)略。實際上，通過延長電池壽命，可以從電池本身提取更多價值，補償前期成本，從而降低整體生命周期成本。
延長電池壽命不僅會影響生命周期成本，還會影響電池在整個生命周期中對環(huán)境的影響，提高了材料資源效率，并減輕了鋰和鈷等關(guān)鍵原材料供應(yīng)鏈的壓力。
那么如何延長電池壽命？有充分證據(jù)表明，更有效的熱管理策略可降低運行中鋰離子電池的降解率，從而延長電池組的使用壽命。

革命性新參數(shù) —CCC
可以說，當前主流的電池熱管理系統(tǒng)是次優(yōu)的。“Surface Cooling”在電動汽車市場占據(jù)主導(dǎo)地位，現(xiàn)有研究表明，如果在電池組設(shè)計中有效地實施所謂“Tab Cooling”，鋰離子電池的壽命可以延長三倍。什么意思呢？通俗的講，現(xiàn)有電池冷卻僅僅在電池包外輪廓，并沒有深入每塊電池單元。
電池熱管理的難度很大的一個原因是，各家鋰離子電池的形狀和尺寸有很大差異，所以基于此開發(fā)的電池包熱性能出現(xiàn)相當大的差異，當內(nèi)部發(fā)熱升高溫度時電池的表現(xiàn)也各不相同。
另一個難點是，沒有定義熱性能的標準。電池工程師可以引用有效熱導(dǎo)率、熱阻值或比奧數(shù)等參數(shù)，但這些參數(shù)沒有考慮鋰離子電池本身產(chǎn)生的內(nèi)部熱量?？梢哉f它們在概念上存在缺陷。此外，這些指標非常難以計算，需要的信息永遠不會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)表中，因為這是電池制造商的秘密。業(yè)內(nèi)的利益相關(guān)者于是陷入困境，無法比較不同的熱管理方法以找到最適合他們要求的方法。
基于上述種種，倫敦帝國理工學院部分研究人員于2019年發(fā)布了一項新的學術(shù)研究，該研究定義了一個新參數(shù)，稱為電池冷卻系數(shù) (Cell Cooling Coefficient，CCC)。其目的是對所有電池設(shè)計的熱性能進行普遍基準測試。如果將其作為標準，它可以證明與能量或功率密度一樣重要。發(fā)布這項新參數(shù)的研究團隊還通過對電池片冷卻（Tab Cooling）的研究而受到重視。這為表面冷卻提供了一種有趣的替代方案，可以降低整個電池的溫度梯度并延長其使用壽命。

電池冷卻系數(shù) (CCC) 可以成為熱性能的通用指標。CCC 這個指標專為鋰離子電池設(shè)計，可考慮獨特的發(fā)熱特性，而無需任何大多數(shù)制造商都不想透露的有關(guān)電池單體的機密信息。每種電池都有自己的 CCC，以瓦特每開爾文 (W/K) 為單位給出，定義了電池所需的溫度梯度，以便從中去除一定量的熱量，但它們的幾何形狀或化學成分無關(guān)緊要，無需考量。CCC 是推動不同電池制造商之間競爭的指標，也是電池組設(shè)計人員可以用來為其應(yīng)用選擇最合適電池的比較工具。
一般來說，我們無法同時將電池的能量和熱性能進行優(yōu)化，必須達成妥協(xié)。活性材料，包括陽極、陰極和電解質(zhì)是熱絕緣的，而集電器是金屬的并且非常導(dǎo)熱。因此，當電池制造商的重點是最大限度地提高現(xiàn)有活性材料的數(shù)量時，降低熱性能是不可避免的。最近有論文利用 CCC 分析特定案例首次量化了這個問題 ：某鋰電池的熱性能提高 20%，而代價是能量密度僅降低0.7%。有了這樣的理論基礎(chǔ)，電池制造商才可以更好的采取措施進行設(shè)計變更，針對熱性能和能量密度進行設(shè)計。
考慮了熱性能而設(shè)計的電池單體將極大改善其表現(xiàn)。表面上，電池單體的能量密度降低了，但這一點損失完全能夠彌補，比如電池組不再需要笨重且昂貴的老式熱管理系統(tǒng)，電池組的能量密度反而提高了，再加上更好的熱性能，整個電池組性能會有極大的提升 。2020年，電動汽車市場的主要參與者紛紛開始規(guī)范熱管理，并取得了顯著進展。奧迪 e-tron、大眾 ID.3 和捷豹 I-PACE 都包含類似的熱管理系統(tǒng)，同樣的概念也出現(xiàn)在我國，尤其是比亞迪的“刀片”電池。
電池冷卻系數(shù)CCC 很重要，因為它是整個行業(yè)可以用來評估電池級熱性能改進水平的指標。因此，采用 CCC 將有助于整體的系統(tǒng)級電池組設(shè)計，而不是對系統(tǒng)有害的子系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。
有從業(yè)者表示，CCC 的出現(xiàn)是一項革命，它沒有缺點。其論文摘要如下所示，全文可在期刊上獲得。