随着新能源技术的快速发展,储能系统的应用需求也逐步增长,锂电池储能具有环境友好、比能量高和循环特性较好等优点,在电化学储能中占据着主导地位。随着电池容量、系统功率密度的扩张,储能系统在进行充放电时会产生大量的热量,锂电池的热安全性和成组热寿命问题制约着储能系统的发展。因此,设计一个冷却性能优异的储能电池热管理系统至关重要,传统的单一空气冷却系统已经无法满足日益增长的散热需求,复合式热管理系统可以实现优势互补,提高冷却性能,相变冷却具有系统简单,所需能耗少,恒温吸热等优点,对电池组具有较好的控温效果,被认为具有广泛的应用前景。因此,本文对基于风冷与相变材料复合的锂电池储能电池组热管理系统展开了研究与设计。本文首先介绍了锂电池内部结构和工作原理,选择26650型磷酸铁锂电池作为本文研究对象。分析了锂电池的产热原理与传热途径,建立了锂电池的理论热模型,对单体锂电池在不同放电倍率下的温升特性进行了仿真模拟,并与实验数据进行对比,验证了热模型的有效性。然后,为解决锂电池在大倍率放电工况下的散热问题,设计了基于纯石蜡相变冷却的单体电池模型。结果表明,在常温环境下,纯石蜡可以有效地控制电池的温升,但在高温大倍率工况下,纯石蜡的低热导率导致热量难以及时散出,电池温度超过安全范围。为解决此问题,随后提出了向石蜡中添加膨胀石墨制成高导热的复合相变材料以及耦合金属翅片两种强化传热措施,研究了不同参数对散热效果的影响。结果表明,复合相变材料和金属翅片均可显著提高散热效果,其中,当采用复合相变材料散热时,相较于纯石蜡散热,电池表面最高温度降低了21.37%;环形翅片比竖直翅片具有更显著的强化传热作用,对比纯石蜡散热,环形长翅片的加入使得电池表面最高温度在自然对流和强制对流的环境下分别降低了10.98%和11.19%。但在高温大倍率工况下,两种强化传热措施与风冷进行耦合时,均存在耦合效果差,无法充分利用风冷来提升冷却性能的不足。最后,针对传统风冷-相变冷却系统耦合效果差的问题,提出了内壳预留空气流道与内壳外延环形金属翅片两种风冷-相变复合式储能锂电池组散热结构,然后进行了研究对比。研究结果表明,内壳预留空气流道模型可以充分结合空气冷却与相变冷却的优点,使得风冷与相变冷却得到更好的耦合,最高可使得液相率环比降低45.8%。增加进风口和出风口的数量均可以提升电池表面温度均匀性。