综述：电动汽车电池仿生热安全策略：从生物学原理到工程方法

本综述系统探讨了仿生设计在电动汽车动力电池热安全领域的创新应用。文章围绕热失控（TR）机制，从本征安全（材料优化）和系统安全（热管理）双维度展开，详细总结了受自然启发的先进策略（如NK细胞启发的热免疫微胶囊、牙釉质结构的隔膜设计、鳄鱼颅骨结构的散热器等），并分析了这些仿生方案在提升电池热稳定性、抑制热失控传播等方面的潜力，为高能量密度电池的安全设计提供了跨学科解决方案。

　　

引言

在全球应对气候变化和实现净零排放的背景下，电动汽车（EV）已成为交通领域减少碳排放的关键技术。动力电池作为电动汽车的核心能源，其性能和安全受到广泛关注。为满足延长续航里程和增强性能的需求，动力电池的比能量持续提高，但这同时也增加了热失控（TR）的风险。热失控是一种危险状态，可能导致电池起火甚至爆炸，对车辆安全和乘员健康构成严重威胁。

热失控被广泛认为是动力电池最严重的安全隐患，本质上是由于电池内部热量积累和不可控的正反馈反应链引发。通常，热失控由外部滥用或内部缺陷触发；一旦产热速率显著超过散热速率，局部温度急剧上升，持续激活副反应释放额外热量，导致温度呈指数级上升。典型的触发因素包括电气滥用、热滥用和机械滥用。此外，制造缺陷也可能在长期使用中成为潜在诱因。

本征安全仿生设计

本征安全设计侧重于优化电池内部材料和结构，旨在从源头上降低热失控可能性。近年来，多个研究团队在电池本征安全仿生设计领域进行了深入探索和实践，取得了一系列积极成果。

正极

正极通常是热失控的初始触发点，因为高压操作会诱发氧气释放并加速与电解质的放热反应。一旦发生此类反应，内部产热急剧上升，并可能级联为不可控故障。为缓解这些风险，研究人员研究了正温度系数（PTC）复合材料等热响应材料。

受自然界分层结构（如枫香果和曼陀罗）启发，Li等人开发了基于纳米尖刺镍颗粒的热响应聚合物开关材料（TRPS）。纳米级镍颗粒（约500 nm）通过水相反应合成，并嵌入聚偏氟乙烯（PVDF）和聚乙烯（PE）基质中形成高导电复合薄膜。与传统的微米级镍颗粒相比，纳米尖刺颗粒即使在填料体积分数低于5%的情况下也能增强导电性。在填料含量为31.8%时，TRPS薄膜实现了300 S cm^?1的室温电导率和高达8的PTC强度，显著超越传统材料。此外，它能在1秒内完成电阻切换，切换温度可在75至170°C之间调节。镍颗粒的小尺寸允许薄膜厚度减至5 μm甚至更薄。这些特性使TRPS薄膜能够在不影响电池性能的情况下实现更有效的热管理，从而确保高能量密度电池的安全。

电解质

电池电解质对离子传输至关重要，直接影响能量密度、循环寿命和安全性。商用锂离子电解质通常由碳酸酯溶剂、锂盐和添加剂组成，具有高易燃性和差的热稳定性，使其在高温、过充或内部短路时易发生热失控。

液体电解质

液体电解质在电池热失控保护中面临诸多挑战。首先，它们高度易燃；其次，化学稳定性差，易与电极材料发生副反应；此外，热稳定性不足，温度升高时有机溶剂分解挥发，释放可燃气体加剧热失控风险。

受NK细胞抗肿瘤免疫机制的启发，研究人员提出了设计热免疫物质（TIS）的概念以解决电池热失控问题。TIS的设计涉及尺度、结构和功能三个关键方面：尺度上应在微纳米级别操作；结构上应具有核壳结构，外壳由与电池组分高度相容的材料制成，核心包含抑制热失控的物质；功能上在锂离子电池发生热失控时通过外壳释放热失控抑制劑以减轻或阻止进一步热失控。

这类具有核壳结构和隔离释放机制的微纳米级热失控抑制劑被称为“热免疫微纳米胶囊”。这些胶囊可加入电解质、涂覆电极或应用于隔膜，分散在整个电池材料中，类似于NK细胞在血液中循环。

为有效缓解电池热失控，需识别可作为“杀伤剂”的物质来抑制此类事件的发生。这些物质应成本低廉，包括常见的阻燃添加剂，如磷酸三苯酯（TPP），可降低电解质的可燃性，甚至使其不可燃。此外，TPP还能释放捕获燃烧自由基的化合物，从而中断燃烧过程。其他合适的候选物包括可失活电解质活性的胺类物质。

Yim等人提出了一种增强锂离子电池自熄能力的新方法，涉及整合含有灭火剂的温度响应微胶囊。通过水包油乳液聚合工艺制备阻燃微胶囊，其中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）乙二醇二甲基丙烯酸酯作为外壳，1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷（DMTP）作为核心。这些微胶囊设计在锂离子电池内部温度升高时释放灭火剂，促进吸热反应快速吸收热量并抑制进一步温升，从而防止不良热失控。

尽管与热免疫电池相关的阻燃微胶囊技术取得了显著进展和应用前景，但仍存在一定局限性。微胶囊外壳的封装效果可能导致阻燃剂释放延迟，影响火灾事件或电池热失控事件时的即时响应性。通常，阻燃剂需达到特定温度或压力阈值才能释放，这在火灾早期可能无法实现，阻碍了其快速抑制火焰或降低温度的能力。此外，外壳材料的热稳定性和分解特性进一步影响释放控制的精确性。值得注意的是，一些耐高温外壳材料在较低温度下可能不破裂或溶解，延迟了阻燃剂的及时释放，降低了其效能。对于汽车动力电池，这种延迟可能导致初始热失控抑制无效，增加火灾蔓延风险。因此，实现对阻燃微胶囊释放的精确控制，确保其在特定温度或环境条件下的响应性，对当前微胶囊制备工艺提出了更高要求。

固体电解质

与液体电解质相比，固体电解质具有显著的安全优势。它们通常不可燃，大大降低了电池热失控和火灾的风险。此外，固体电解质有效防止泄漏问题，避免了电解质泄漏对电池及周边设备的潜在损害。

锌离子电池因金属锌的高理论容量（5854 Ah L^?1）、资源丰富和安全性而受到关注。然而，锌的低还原电位（-0.762 V vs. SHE）导致在水性电解质中不稳定，产生析氢、腐蚀和锌枝晶形成等问题。这些问题降低了锌的利用率，导致电池容量衰减和短路。

为解决这些挑战，Liu等人开发了一种基于聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯（PVHF）聚合物和玻璃纤维（GF）的根启发复合电解质。玻璃纤维织物模仿根的结构支撑功能，而PVHF聚合物类似于周围的土壤。采用简单的刮刀铸造技术，他们生产了一种树根启发结构电解质（GF|PVHF|KL-Z），实现了高机械刚度和离子电导率。

这种复合电解质结合了PVHF聚合物的高离子电导率和玻璃纤维的机械刚性，促进Zn²⁺快速传输并有效抑制枝晶生长。电池表现出出色的循环稳定性，保持优异性能超过1300小时。长时间循环后，锌表面相对光滑，无显著枝晶形成。

固体聚合物电解质（SPE）方面，Gu等人采用基于大豆分离蛋白（SPI）的动态亚胺交联网络作为固体电解质基质，代表了天然材料的仿生利用。SPI作为天然聚合物，具有自愈特性，呼应了许多生物系统的自我修复能力。通过加入LiTFSI作为离子导电填料，研究人员成功开发了一种具有高机械强度和不可燃特性的SPI基vitrimers材料，表现出良好的导电性和热稳定性。

以聚环氧乙烷|双三氟甲磺酰亚胺锂（PEO|LiTFSI）薄膜为参考样品，通过易燃性测试研究了SPI-Li基SPE薄膜的阻燃性能。在这些测试中，SPI-3Li薄膜（SPI|HBPA（超支化聚酰胺）|LiTFSI质量比为1:1:3）表现出显著的阻燃性。PEO|LiTFSI薄膜在接触火焰时立即点燃并剧烈燃烧，而SPI-3Li薄膜在高温下变形但即使暴露在火焰中几秒钟也未着火。这项研究突出了固体聚合物电解质在锂离子电池中增强的应用潜力，解决了传统电解质易燃和机械强度低等问题。此外，SPI中的动态交联网络提供了可回收性和再加工能力，支持可持续制造实践。

在锂金属电池研究中，枝晶生长是一个关键问题，导致锂金属表面锂离子分布不均匀，引发短路和其他安全风险。传统的隔膜设计由于孔隙分布不均难以有效调节锂离子沉积，反而促进枝晶形成。此外，基于金属有机框架的固体电解质（MOF-QSE） inherently brittle且与聚合物粘合剂兼容性差，导致电池组装过程中结构不稳定、重量增加和能量密度降低。

为解决这些问题，Du等人设计了一种新型叶启发MOF-QSE，从自然叶子的结构和功能中汲取灵感。叶子主要由表皮、叶肉和叶脉骨架组成。叶肉细胞是光合作用场所，光能在此转化为化学能存储在有机化合物中，然后运输到植物各部分。叶脉骨架提供结构支持，使叶子能够承受风雨等恶劣条件。这为开发无缺陷、薄且坚固的MOF-QSE提供了理想参考。

为复制叶子结构，将具有高电化学稳定性的薄而坚固的聚酰亚胺（PI）纤维网络作为叶脉骨架引入MOF-QSE，提供机械支撑。这种PI纤维网络具有83%的高孔隙率，为MOF晶体生长创造了充足空间，允许在叶启发MOF膜内高质量加载MOF晶体。MOF晶体在PI框架上原位生长，形成连续无缺陷的MOF薄膜，作为电解质存储和传输的“叶肉细胞”。最后，将液体电解质引入MOF晶体的微孔中，模拟电池的“血液”。

通过在PI纤维网络上原位生长MOF晶体，研究人员成功形成了连续无缺陷的MOF薄膜，确保锂金属表面锂离子分布均匀，有效抑制枝晶生长。此外，这种新型MOF-QSE的可控厚度显著降低了离子传输阻力，从而提高了电池的能量密度。

隔膜

商用PE隔膜在高温下易收缩软化，且极易被锂枝晶刺穿，导致短路、热失控甚至电池爆炸。这些挑战凸显了提高电池隔膜热稳定性和机械性能的重要性。

Yue等人从哺乳动物牙釉质结构中汲取灵感，其中高度有序的羟基磷灰石（HAP）纳米棒与有机基质互锁，形成强大的机械保护结构。模仿这种牙釉质微观结构，他们成功设计了一种3D互锁HAP-纳米片阵列（NA|PE复合膜结构，具有相互支撑的元素，大大增强了隔膜的机械强度和热稳定性。

与其它隔膜相比，HAP-NA|PE隔膜在抑制锂枝晶、高温稳定性和热关闭安全性方面表现优异。这种仿生设计解决了传统陶瓷涂层的脱落问题，防止了锂离子通道阻塞同时抑制了枝晶生长。

负极

负极材料严重影响锂离子电池安全性。石墨稳定但在快充或低温下可能形成枝晶；硅存在体积膨胀，增加枝晶风险；钛酸锂提供高热稳定性和最小枝晶形成；金属锂提供高能量但非常不安全。多价负极如锌更安全但面临电解质腐蚀问题。

锂金属负极人工界面层

锂硫电池提供高能量密度和环保的硫，但因锂枝晶形成和多硫化物穿梭而面临商业化挑战，导致循环寿命短、库仑效率低和安全风险。多硫化物扩散至负极触发副反应、不均匀锂沉积和枝晶生长，而脆弱的SEI层加速降解并增加内阻，使得稳定的锂金属负极界面至关重要。

鱼鳞主要由蛋白质组成，具有亲水性磷酸钙框架，覆盖薄黏液层，使鱼即使在油污染水域也能自由游动而不污染皮肤。受此疏水性启发，Shen等人在锂金属负极表面构建了类鳞多硫化物人工界面层。

类似于鱼鳞独特结构防止油污染的方式，人工界面层有效排斥多硫化物，减少副反应并促进均匀锂沉积以抑制枝晶形成。这种仿生设计在循环过程中保持人工界面层的结构完整性，防止SEI层断裂和修复循环。这一改进提高了电池的循环寿命和库仑效率（接近99%），具有1000 mAh/g的高容量且在200次循环后保持稳定。

多价金属电池仿生蜂支架

多价金属电池，如锌和铝电池，因成本低、安全和高容量而有望用于大规模储能。然而，挑战如金属负极与电解质不兼容，特别是在水性锌电池中发生析氢和锌腐蚀，以及铝电池中高氯电解质腐蚀，显著阻碍其循环寿命和安全。这些负极上的表面缺陷导致电场分布不均匀，引发不可控枝晶生长，增加安全风险并加速界面副反应，最终降低循环性能。

受蜂腿自然结构启发，蜂腿覆盖大表面积、平行、分形毛发结构以有效收集花粉，Zhang等人开发了用于多价金属负极的仿生支架（Bio-scaffold）， specifically to control interface behavior and inhibit dendrite growth。这种支架具有3D分形Cu阵列和平行Cu分支，并涂覆CaTiO₃（CTO）基保护层。

仿生设计以其平行铜分支增强了镀层/剥离动力学并改善了电解质润湿性，降低了局部电流密度并有效抑制枝晶形成。CaTiO₃基保护层防止界面副反应和腐蚀，而其高介电常数控制多价离子通量以实现均匀成核。这种支架允许锌和铝的无枝晶镀层/剥离，实现了99.83%（锌）和99.81%（铝）的库仑效率。它使锌电池在5 mA cm^?2下实现4000次循环，铝电池实现1500次循环而无枝晶生长。使用这种仿生支架的Zn||V₁₀O₂₄·12H₂O和Al||石墨电池表现出更高的比容量和更长的循环寿命。

系统安全仿生设计

系统安全设计主要通过外部设计和管理方法提供热失控预警、抑制其发生和防止热传播。这种方法侧重于通过系统设计的监控、控制和优化来确保电池的整体安全。

热管理设计

电池热管理对安全和性能至关重要，将电池维持在20–40°C并确保温度分布均匀以防止热失控。传统方法——空气、液体、相变材料（PCM）和混合冷却——可以调节温度但存在局部过热、高能耗和对突发热失控事件响应差的问题。随着高能量密度电池的发展，这些限制带来严重安全挑战。仿生设计通过模拟自然热调节机制（如植物叶子或沙漠蜥蜴）提供创新解决方案，以增强散热、降低能耗并提高温度均匀性。将此类原理应用于现有冷却策略推进了电池技术，并为更安全、更高效的热管理系统开辟了新途径。

空气冷却系统

空气冷却系统提供简单、低成本、无泄漏风险和易安装的优点，但其低热导率限制了冷却能力，导致温度分布不均，尤其是在高放电速率、密集堆叠或快充情况下。为解决此问题，研究聚焦于优化气流、电池布局和冷却通道设计，以及添加辅助组件以增强湍流和热传递面积。融入热交换器可进一步提高效率，确保在苛刻条件下电池运行更安全可靠。

受鳄鱼颅骨结构及其骨骼组成启发，Yang等人设计了一种仿生散热器，专门用于18650圆柱电池模块的轴向空气冷却。这种散热器可应用于电池包而不改变电池单元排列。实验结果表明，优化后的电池模块与传统散热器相比，温差降低了8.1%，功耗降低了15.54%。当进口空气速度超过0.8 m/s时，电池最高温度和温差可分别维持在313 K和5 K以内。

这种风冷电池热管理系统（BTMS）设计使电池产生的热量通过固体传导有效传递至散热器，冷却空气分散热量，从而实现高效温度控制。这种方法不仅增强了冷却性能，还有助于电池系统的整体安全性和寿命，尤其是在高需求应用中。

PCM冷却系统

相变材料（PCM）提供高潜热存储和优异的温度均匀性，使其在电池热管理中前景广阔。通过在熔化时吸收多余热量并在凝固时释放，PCM稳定系统温度并防止过热。然而，挑战如增加的体积和重量、高成本以及高放电速率下有限的冷却能力阻碍了实际应用。有机PCM（如石蜡、脂肪酸）提供良好稳定性但易燃且对高功率应用不足，而翅片或金属泡沫等增强提高了导电性但增加了成本。当前研究因此聚焦于新型PCM配方、复合材料和结构设计，以平衡大规模电池应用的性能、安全和成本。

Lv等人开发了一种使用蛇形复合相变材料（S-CPCM）板的新型冷却解决方案，以替代传统的块状复合相变材料（B-CPCM）模块。多次充放电循环的结果表明，S-CPCM模块的最高温度显著低于B-CPCM模块（51.9°C vs. 54.2°C），表明其优异的散热性能。

S-CPCM冷却结构在减少约70% CPCM用量的同时实现了高效热调节，从而使电池模块能量密度增加13.8 Wh kg^?1，并实现了更轻、更高效的设计。与传统块状CPCM模块不同，S-CPCM板提供优异的形状稳定性并紧密贴合圆柱电池，在不牺牲冷却性能的情况下最小化重量。这些优势突出了CPCM在需要有效热管理的电池系统中改善安全和性能的潜力。

液体冷却系统

液体冷却系统具有优异的热导率和热容量，提供比空气或PCM冷却更稳定和持续的散热，使其成为高功率电池和电动汽车的主流解决方案。研究主要优化冷却通道设计（如S型、环型）并平衡流速、热通量和压降，仿生方法在效率和节能方面提供进一步收益。液体冷却可以是直接或间接的：浸没冷却提供快速、均匀的热移除并简化设计，但面临冷却剂兼容性、密封、泄漏风险、系统复杂性和增加重量的挑战，限制了其在空间和重量敏感系统中的应用。

受鱼流线型结构启发，Gao等人设计了具有鱼形孔的导流板，以优化电池模块内的流动分布并降低泵功耗。这种设计结合共形映射技术和仿生原理，在导流板上创建鱼形穿孔。在质量流量0.00273 kg/s下，鱼形孔设计在3C放电速率下实现了比传统导流板最大电池温度降低12.2%。此外，鱼形导流板的泵功耗最小化，表明在提高冷却性能的同时降低了能耗。

随着放电速率增加，使用鱼形导流板的电池温度均匀性显著改善；在3C速率下，传统导流板的温差为5.12°C，而仿生导流板仅为4.38°C。这种创新设计不仅增强了直接液体冷却系统的高效散热能力，还通过降低能耗和提高温度均匀性解决了一些固有局限性，为优化直接液体冷却技术提供了新方法。

相比之下，间接冷却通过冷板或冷却通道与电池表面间接接触。然而，间接冷却效率受电池与冷板之间气隙的限制，这些气隙作为绝缘体降低热传递效率。为解决此问题，通常应用导热膏或环氧树脂以消除这些气隙，尽管这种方法增加了系统的复杂性、重量和成本。

受蜘蛛网结构在自然界中已知的分布均匀性和高效传输特性启发，Xiong等人开发了一种创新热交换器，利用其大表面积和高对流热传递系数，以最小功耗有效维持电池温度。在流量0.4 g s^?1下，热交换器达到最大温度（T_max）302.972 K，温差（ΔT）3.858 K，压降（ΔP）22.75 Pa。当与具有相同体积分数和几何参数的蜂窝和传统螺旋结构比较时，蜘蛛网启发设计表现出优异的热和流动特性。

同样受蜘蛛网结构启发，Xie等人提出了一种新型BTMS，采用新的BC-LCP设计和差速分布策略以解决低温度均匀性问题。

Wang等人也受自然界蜘蛛网结构启发，提出了一种具有仿生蜘蛛网通道的冷板。聚焦软包锂离子电池在12C最大放电速率下的产热特性，他们使用正交实验设计分析了模仿蜘蛛网的锂离子电池通道的冷却性能。通过数值模拟，他们研究了各种蜘蛛网通道参数对冷板冷却性能的影响。

植物叶子的维管系统为流体传输和散热高度优化，使这些自然结构能有效适应复杂环境条件同时确保能量和营养输送高效。这些特性使其特别适用于液体冷却系统，尤其是在管理大规模电池系统的散热方面。

Zhan等人提出了一种新型树结构通道冷板。通过正交实验设计，他们研究了进口流速、进口通道数、通道宽度和分层比对电池T_max、标准温差（T_σ）和ΔP的影响。使用非支配排序遗传算法II（NSGA-II），获得了优化解集。结果表明，在最优参数下，开发的冷板与传统直通冷板相比，T_max降低达13.94%，Tσ降低达52.94%，ΔP降低达61.5%。综合指标PEC显著改善89%。

Chen等人介绍了一种具有双层层状叶脉通道的创新冷板设计。主要设计概念模仿叶子中提供水分和营养的主次叶脉， resulting in a biomimetic leaf vein structure with main and branch channels。结果表明，具有双层层状叶脉通道的电池模块在最高温度、温差和进口/出口压降方面优于传统通道。这种创新通道设计结合了蛇形通道较低最高温度的优点和并行直通道降低进口/出口压降的特性。

受叶子结构启发，Zhang等人开发了一种仿生冷却板结构，表明冷板的热性能和系统能耗主要受结构因素影响，如冷却剂质量流量、分叉通道角度、通道宽度、通道高度和分叉通道间距离。以这六个参数作为设计变量，他们通过邻域培育遗传算法优化了液体冷却板的总热阻（TTR）和ΔP。与优化前模型相比，优化冷板的TTR和ΔP分别降低了0.2409 K/W和8.7371 Pa。

Liu等人开发了一种具有仿生叶脉分支（BLVB）的液体冷却板，嵌入 pouch LIBs。使用正交范围测试方法，他们分析了多参数耦合对进口流速、通道宽度、通道角度和通道数对电池T_max、最大温差（ΔT_max）和平均压降（ΔP_avg）的影响。在3C放电期间，电池T_max控制在33.34°C以内。优化冷却板参数后，最佳结果为T_max = 30.31°C，ΔT_max = 2.78°C，ΔP_avg = 0.50 kPa。当M = 0.10 m/s时，最优BLVB通道分别降低T_max 0.23°C和1.12°C，ΔT_max 0.28°C和1.64°C，ΔP_avg 65.56%和8.77%。

Tang等人提出了一种新的仿生冷却板，受车前草叶脉结构启发。结果表明，单进口双出口叶脉通道冷却板表现出优异的综合性能。减少主进口通道角度降低压降43.55%但未改善温度均匀性；最大温差增加0.11°C。增加分支通道数和较小分支通道角度增强BTMS冷却性能，而增加分支通道宽度显著降低压降。

在当前液体冷却板设计中，S形电路广泛使用。这种S形结构，形式类似蛇，从蛇的生理结构和运动特性中汲取灵感，从而增强了液体冷却板的设计。

Yu等人开发了六种蛇形通道设计——包括传统蛇形流场、四种MPSFF设计和一种螺旋流场——作为冷却板的冷却剂流道。计算流体动力学（CFD）用于精确模拟流体流动和热传递效果。冷却板性能基于CFD计算获得的最大表面温度和温度均匀性指数进行评估。

Sheng等人开发了一种具有双进口双出口蛇形通道设计的LCP，以控制高电流下电池模块的不良温度分布。对LCP的水力性能进行了无量纲分析，以帮助分析所开发系统的热管理运营成本。

仿生蛇形设计为增强液体冷却板的S形电路结构提供了众多见解，尤其是在流体动力学优化、热交换效率、结构灵活性和适应性方面。蛇的流线型身体和灵活适应性有助于设计更高效、阻力更低和温度分布均匀的液体冷却板系统。利用仿生设计原理进一步提高了冷却系统的可靠性和能效，确保在各种复杂操作条件下稳健性能。

海洋生物在水中浮动的形状与最小化水流阻力密切相关，这是数百万年进化的结果。受此启发，仿生鲎鳍提出了一种基于海洋生物学的设计，考虑了各种设计变量，如鳍几何形状、位置和进口/出口布置，以增强液体的散热性能。冷却板旨在降低板内冷却剂的压力损失。与矩形和椭圆形传统鳍形状相比，Zhang等人证明仿生鲎鳍显著改善了ΔP和平均温度。对二级通道参数进行了多目标优化。优化模型显示平均温度和ΔP分别降低了1.69°C（4.61%）和6.81 Pa（54.26%）。

Li等人设计了用于动力电池系统液体冷却板的仿生血管结构，借鉴仿生原理和人体血管模型以提供有利温度。在3C放电下，液体冷却板的T_max达到31.88°C，温差4.10°C。

An等人提出了一种混合BTMS，采用受自然旱金莲纹理和蜂窝启发的双仿生冷却板。通过结合仿生冷却通道和蜂窝板，系统增强了散热和质量分组。在3C放电速率和40°C温度下，电池T_max降低1.46%，温差减少13.92%，流道压降降低40.28%。在恶劣环境中，质量分组率提高9.89%，使优化混合BTMS达到峰值温度44.7°C，温差3.67°C，压降84.3 Pa，分组率80.85%。

Mu等人介绍了一种使用仿生鱼鳞（BFS）通道结构优化冷却板热性能的设计方法。研究检查了不同结构参数对BTMS液体冷却板冷却性能的影响。在最优结构参数下，T_max降低1.61°C（10.8%），最大温差下降0.43°C（16.7%）。此外，出口流速增加2.72%，压力降低4.98%。因此，提出的BTMS在高功耗下表现出有效的冷却性能。这项研究提出了一种具有BFS结构的新型BTMS，旨在为工业制造中蛇形通道电池组的热性能优化提供解决方案。

Huang等人提出了一种将流线型概念引入多微通道冷却板的新方法，通道形状类似南瓜以增强锂离子电池热管理系统的整体冷却性能。热交换器效率可提高达44.52%。使用流线型通道模型有效调节流动平滑度，防止湍流和冲击流。此外，采用流线型通道板降低了整体流动阻力。

目前，液体冷却系统中的仿生设计主要聚焦于间接液体冷却系统内液体冷却板和冷却管道的结构设计，旨在优化流体动力学和热传递性能。常见的灵感来源包括蜘蛛网、植物叶脉、蛇形形式和鱼鳞等自然结构。这些仿生设计解决了传统液体冷却系统热传递效率低、温度分布不均、流动阻力高以及复杂性和成本的问题。例如，仿生蜘蛛网和叶脉结构改善了冷却板的热交换性能，减少了气