锂离子电池的性能、寿命与安全性高度依赖于15~35℃的“黄金温度窗口”。随着充放电倍率跃升至5C乃至10C级，单位体积产热速率呈指数增长，散热效率提升已成为制约电动交通装备发展的核心瓶颈。单一风冷手段因空气物性限制渐趋乏力，液冷及气/液两相冷却技术正加速从实验室走向工程化应用。
本期，我们就来分享端午期间学习的论文内容，通过贺元骅等人发表的《动力锂离子电池主动热管理研究进展》，来系统梳理主动热管理技术的研究进展与场景适配逻辑。
一、风冷固守
在技术演进的早期，空气冷却凭借结构简单、成本低廉占据了主导地位，相关技术可分为自然风冷和强制风冷。为应对日益增长的高倍率充放电散热需求，研究人员曾尝试过各种手段提升其换热极限：比如通过交错排列电池创造气流涡旋，或是设计“Z”形、“F”形的复杂风道来提升换热效率。实验结果表明，优化的“F”形风道相比“Z”形设计，在特定仿真条件下可将电池组的最大温差降低约4.6℃；而强制风冷场景下引入的往复周期气流，更能在不显著增加功耗的前提下有效改善温度均匀性。
然而，因空气比热容与导热系数的限制，该方案换热能力的上限不足：在2C以下放电工况，风冷具有工程经济性；当倍率攀升至3C及以上时，其散热裕度将会迅速收窄。换言之，在电池散热领域，风冷仍有一战之力，但仅限于轻量化、低功耗领域。
二、液冷上位
当放电倍率攀升至3C及以上时，单相液冷成为工程上的主流选择。目前该方案主要有两大流派：
一是“泡澡派”——浸没式液冷，将整个电池组浸泡在绝缘的冷却液中。这种360度无死角的接触式换热，能在4C放电倍率下将温差控制在惊人的2.5℃以内。相关研究甚至发现，在某些特定工况下，因液体受热产生的自然对流扰动，其散热效果在一定放电倍率与雷诺数变化区间内甚至优于强制对流(这也从侧面说明散热策略需结合具体工况细致考量)。
二是“贴面膜派”——微通道冷板液冷，即在电池侧面贴合布满微小流道的冷板，利用流经的冷却液带走热量。关于此，研究人员重点提到了两个方面，一是近年来的研究热衷于仿生设计，比如六边形、蛇形甚至波浪形流道，研究人员希望通过不同尝试来寻找更为合适的方案。另外一点就是，有研究模拟了汽车行驶中的振动环境，发现特定频率的振动竟然有助于打破热边界层，从而使电池最高温度额外降低约4℃。
对于该方案在实际工程应用中的选择，研究人员给出的建议是：水上运行的电动船舶，因方便就地取水换热，更适合浸没循环；而陆地上运行的电动汽车，考虑到结构紧凑和振动工况，微通道冷板往往更具优势。但需强调，两种方案的流速并非越快越好，一旦超过临界值，散热收益递减，反而徒增泵耗。
三、相变冷却
当放电倍率超过5C时，单相液冷利用冷却液显热升温带走热量的能力逐渐逼近极限，引入基于气化潜热的相变冷却技术成为趋势。研究人员将这种相变冷却分为了浸没式沸腾冷却和喷雾冷却。
其中，浸没式沸腾冷却采用低沸点冷却液，电池产热使液体在表面核态沸腾，换热系数较单相对流冷却提升数倍。实验数据显示，在10C放电条件下，使用某氟化液可将电池温升压制在3.6℃以内，平均温度维持在34℃以下，均温性表现极为优异。
喷雾冷却则是通过喷嘴将工质雾化为微米级液滴，依靠射流冲击与液膜蒸发协同散热。在3C放电下，可将电池最高表面温度从53.6℃降至39.7℃。不仅如此，研究人员还设计了往复式喷雾系统，通过间歇性喷射配合热管导出热量，在大幅降低能耗的同时保证了温控精度。
当然，研究人员也着重指出了该方案面临的工程化约束：使用的氟化液价格昂贵，且部分品种存在温室效应风险；此外，沸腾与喷雾系统结构复杂，系统噪音、振动及工质的循环回收/过滤周期，均可能成为影响成本回收和长期可靠性的现实因素。
四、场景驱动的技术展望与系统集成挑战
研究人员站在系统工程角度，给出了技术与场景的匹配建议：
1.低空eVTOL（起降阶段≥10C）：须采用浸没式沸腾或喷雾冷却，确保瞬态高热流密度下的安全裕度；
2.干线全电飞行器（长航时、大载重）：宜采用“沸腾冷却+空气冷凝”一体化循环，兼顾散热效率与轻量化需求；
3.地面快充场景：需结合智能控制算法，根据实时荷电状态与温度场动态调节冷却强度，避免过冷导致的电压损失。
最后，研究人员还重点强调，新一代热管理方案的选型，必须基于充放电倍率、运行环境严苛程度、直接/间接成本及环保可持续性进行多目标综合决策。随着海陆空电动化装备的差异化发展，场景定制化、高度集成化的热管理设计将成为工程落地的核心命题。