Um das Risiko eines thermischen Durchgehens bei Hochstromaufladung der Batterie effektiv zu kontrollieren, wird in dieser Arbeit eine 99-A·h-quadratische Lithium-Ionen-Batterie als Forschungsobjekt gewählt und eine flüssigkeitsgekühlte Platte mit einem profilierten Spiral-kanal entworfen. Durch experimentelle Messungen wurden der Innenwiderstand und der Entropiekoeffizient der Batterie erfasst. Basierend auf der Bernardi-Wärmeerzeugungstheorie wurde ein volumetrisches Wärmequellenmodell der Batterie erstellt. Mittels orthogonaler Versuche wurde der Einfluss von drei kritischen Konstruktionsparametern – Längenverhältnis, Spiralwinkel und Breitenverhältnis – auf die Zielfunktion untersucht und die beste Kombination der Parameter für die Gesamtleistung bestimmt (Längenverhältnis 0,75, Spiralwinkel 160°, Breitenverhältnis 0,85). Der Kühlleistungskanal wurde mit herkömmlichen parallelen, gewellten und Tesla-Ventil-Kanälen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Spiralkanal durch seine einzigartige mehrlagige Innen- und Außenstruktur die Wärmeaufnahmeeffizienz der Kühlflüssigkeit effektiv erhöht. Seine Höchsttemperatur und durchschnittliche Oberflächentemperatur sind optimal und können die maximale Batterietemperatur bei 312,65 K halten. Schließlich bestätigt die Erwartungswertanalyse, dass der Spiralkanal den höchsten Erwartungswert (0,086) besitzt und somit eine bessere Gesamt-Kühlleistung der flüssigkeitsgekühlten Platte gewährleistet.

Batteriekühlung; Spiralkanal; Plattenwärmetauscher; CFD-Simulation