锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优势，在储能系统中应用越来越广泛。锂离子电池在使用过程中伴随着电-热转换，随着电池容量的不断增大、充放电倍率的快速提升，业内对其产热的关注已经从热失控引起的安全层面提升至温度场的优化控制层面。本文以软包LiFePO4/C电池为研究对象，研究工作围绕锂离子电池非均匀产热特性、不同热管理方式下电池组的结构设计和热管理特性研究、不同电池热管理方式的性能对比展开，总结了锂离子电池成组热管理的要点，为锂离子电池热管理的设计提供了参考依据。
　　首先，基于电-热耦合特性，采用3维分层模型研究了软包LiFePO4/C电池恒倍率放电过程中的产热特性。单体电池被离散成多个串并联的小的电池单元，每个电池单元采用2维等效电路来代替。采用有限差分法处理电池电热耦合模型。模拟了充放电过程中电池非均匀的电流分布和温度场，并通过不同充放电倍率下的实验数据进行了验证。相对于0维集总参数热源模型和2维电热耦合不分层热源模型，3维分层电热耦合模型得到的电池温度场不均匀性更大、更接近实验值。量化了温度场的不一致性，分析了温度场不均匀性的原因。
　　其次，基于电池放电过程中的不均匀产热特性，通过建立电池组三维热模型，采用数值模拟的方法分别研究了不同方式的电池热管理特性。在单一介质的电池热管理中:空气热管理最简单易行，不同流道间空气流量的不均匀性对电池模组温度场一致性的影响较大，模组结构优化后，电池的冷却效果提升明显，电池模组的最佳入口风速应为7.5ms-1;基于相变材料的电池热管理中，相变材料的用量对电池温度场影响较大，相邻电池单体的最佳间距为4mm，适当提升相变材料的熔点有助于提高电池模组对环境温度的适应性;采用液体对电池进行热管理时，电池温度场的一致性较高，适当增加液体的流量可以有效降低电池的最高温度，且低温环境下290K、0.24Lmin-1的乙二醇溶液对电池的预热效果优于电加热膜;复合式电池热管理中:相变材料和水冷板相结合在提升电池冷却效果的同时降低了水的循环功耗，冷却板最佳高度为6cm，电池间距为4.5mm，最佳冷却水流量为0.5mls-1;相变微胶囊悬浮液结合了相变潜热和液体对流换热的优势，为提升冷却效果、降低功耗，电池的最佳冷却目标为308K，悬浮液的浓度应当为20％，且单个冷却板内悬浮液的最佳流量为0.132mls-1。
　　然后，分别总结了空气冷却、相变材料冷却、乙二醇溶液冷却、相变材料-水冷板冷却和相变微胶囊悬浮液冷却的电池组的最佳结构和最优工况。对比模拟结果发现:基于相变材料的电池热管理在这四项指标中整体表现较差，基于相变微胶囊悬浮液的电池热管理在这五项指标中整体表现比较均衡;基于空气的电池热管理在电池模组比能量上优势最为明显，基于相变材料的电池热管理中电池模组的体积最小最为紧凑;分别以放电结束后电池模组的最高温度和最大温差为评价指标时，基于相变材料-水冷板的电池热管理和基于乙二醇溶液的电池热管理工作效果最好;以电池模组冷却过程中不同目标温度对应的功耗为评价指标时，基于相变微胶囊悬浮液的热管理和基于相变材料-水冷板的热管理都有一定优势;完全由流体冷却的电池对环境温度的适应性更好;在连续5次充放电循环过程中，完全由流体冷却的电池模组的最高温度和最大温差较低且变化较为稳定，在各热管理方式的最佳工况下，乙二醇水溶液的冷却效果最佳。
　　此外，研究了户外环境下电池的被动式热管理特性，采用半导体电热器和相变材料相结合的方式减小电池的温度波动，提高了电池对环境温度的适应性。电池包在323K环境温度下电池包经过1次冷却后温度保持在最佳范围内4.4天，在263K环境温度下经过1次加热后温度可以保持在最佳范围内3.52天。
　　最后，根据本文研究成果及锂离子电池的发展趋势，从电池热模型、加热/冷却一体化热管理、新材料开发、电池成组热管理设计软件四个方面提出了进一步的研究方向。本文对锂离子电池成组热管理的优化设计有一定的指导意义。