储能系统中，需要合理设计电池热管理系统（BTMS）及热管理策略，来保障电池工作在适宜的温度范围内，这对于提升电池寿命、效率及系统安全性有着至关重要的作用和意义。

锂离子电池的可承受温度区间为－40~60 ℃，最佳的工作温度区间为 10~35 ℃，在高温环境下，会加快锂电池的衰减速率，降低电池的循环寿命，严重则会造成热失控，引发安全事故；在低温环境下同样会对电池寿命造成影响且诱发安全风险，如低温大倍率充电容易造成锂枝晶的生成；此外，电池温度的不一致性，也会直接导致系统使用寿命的降低。研究表明，当电池模组内温差达到 5 ℃时，电池模组的寿命比温差控制在 2 ℃以内的模组寿命减少 30%

电池在使用过程中，内部产生热量的形式主要有电化学反应热、焦耳热、欧姆内阻热、极化内阻热、副反应热等，而PACK的热管理的方向就是减少热量的产生，或尽量将产生的热量尽可能多的带走。使动力电池系统的温度能够维持在合理的温度区间。

电池的产热与散热元素

电池的充放电过程电池的热管理，常用的冷却方式主要有四种：自然冷却、强制风冷、液冷和直冷。其中自然冷却、强制风冷和液冷这三种冷却方式都是利用冷却工质流过热功耗表面时发生对流换热将热量带走，冷却工质不发生相变。直冷则是利用冷却工质在液冷板中发生相变带走大量的热量。四种冷却方式的冷却效率如下表所示，液冷和直冷的冷却效率远高于自然冷却和强制风冷，但冷却方式的选择还应综合考虑系统温差、最高温度要求、空间尺寸、IP防护等级、成本及能耗等因素。

四种冷却方式冷却效率对比

风冷是以低温空气为介质，利用空气和电池模组间的热对流，降低电池温度的一种散热方式。该散热方式虽然散热效率较液冷散热差，但结构相对简单、维护方便、研发成本较低，广泛应用于中小容量的储能系统。

风冷系统示意

与风冷相比，基于液体的热管理具有更高的传热系数和比热容，使得散热的效果更明显，效率更高，系统也更加复杂。根据电池与冷却液接触形式，可分为直接和间接接触两种类型。

直接液冷技术分为浸没式液冷技术和喷淋式液冷技术，浸没式单相液冷技术是将发热器件完全浸泡在阻燃、绝缘的液体中（矿物油、合成烃、氟化液），喷淋式液冷技术是在机箱顶部储液和开孔，根据发热体位置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋降温。直接液冷技术对电池组的防水性能要求较高。

间接冷却以冷板式液冷技术为主，将液冷冷板贴合固定在电芯表面，依靠流经冷板的液体将热量带走。避免冷却液（电离水与乙二醇混合液）与电池直接接触，具有较好的稳定性、安全性、灵活性。

液冷系统示意

随着储能系统能量密度的提高，液冷系统已逐渐成为主流，尤其在大储和大型工商储系统中；在一些小型工商储和户储中，风冷系统仍广泛应用。

随着锂离子储能技术向着高容量和紧凑化的方向发展，锂电池的热安全性成为现阶段研究的重点，且锂离子电池相较于其他电池，对工作温度的要求更为严苛，如何让储能系统的大量电池在稳定的环境下安全运行成为必须解决的问题，除了上文介绍的风冷和液冷热管理系统，一些新的热管理技术也在探索应用，如相变散热、热管冷却等，以及将多种冷却方式进行耦合，以实现更多的热管理解决方案。

不同冷却方式综合性能对比

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