Термопластичните композитни тави за батерии се превръщат в ключова технология в сектора на превозните средства с нова енергия. Такива тави съчетават много от предимствата на термопластичните материали, включително леко тегло, превъзходна здравина, устойчивост на корозия, гъвкавост на дизайна и отлични механични свойства. Тези свойства са от решаващо значение за осигуряване на издръжливостта и надеждността на тавите за батерии. Освен това, охладителната система в термопластичния батериен пакет играе жизненоважна роля за поддържане на производителността на батерията, удължаване на живота ѝ и осигуряване на безопасна работа. Ефективната система за управление на температурата гарантира, че батерията се поддържа в желания температурен диапазон при всички работни условия, като по този начин се повишава ефективността и безопасността на батерията.
Като технология за бързо зареждане, Kautex демонстрира внедряването на двуфазно потапящо охлаждане, при което тяговата клетка се използва като изпарител в процеса на охлаждане. Двуфазното потапящо охлаждане постига изключително висок коефициент на топлопреминаване от 3400 W/m^2*K, като същевременно максимизира равномерността на температурата в батерията при оптимална работна температура на батерията. В резултат на това системата за управление на температурата на батерията може безопасно и постоянно да управлява топлинните натоварвания при скорости на зареждане над 6°C. Охлаждащата ефективност на двуфазното потапящо охлаждане може също успешно да потисне разпространението на топлина в термопластичната композитна обвивка на батерията, докато въведеното двуфазно потапящо охлаждане разсейва топлината в околната среда до 30°C. Термичният цикъл е обратим, което позволява ефективно нагряване на батерията при студени околни условия. Внедряването на топлопреминаване чрез кипене на потока осигурява постоянно висок топлопреминаване без колапс на парните мехурчета и последващо кавитационно увреждане.
В концепцията за директно двуфазно охлаждане чрез потапяне на Kautex, флуидът е в директен контакт с клетките на батерията вътре в корпуса на батерията, което е еквивалентно на изпарител в хладилен цикъл. Потапянето на клетките максимизира използването на повърхността на клетката за топлопренос, докато постоянното изпаряване на флуида, т.е. фазова промяна, осигурява максимална равномерност на температурата. Схемата е показана на Фигура 2.
Фиг. 2 Принцип на действие на двуфазно потапящо охлаждане
Идеята за интегриране на всички необходими компоненти за разпределение на флуидите директно в термопластичен, непроводящ корпус на батерията обещава да бъде устойчив подход. Когато корпусът на батерията и тавата на батерията са изработени от един и същ материал, те могат да бъдат заварени заедно за структурна стабилност, като същевременно се елиминира необходимостта от капсулиращи материали и се опростява процесът на рециклиране.
Проучванията показват, че двуфазният метод на потапящо охлаждане, използващ охлаждаща течност SF33, демонстрира превъзходни възможности за разсейване на топлината при пренос на топлината на батерията. Тази система поддържаше температурата на батерията в диапазона 34-35°C при всички тестови условия, демонстрирайки отлична температурна равномерност. Охлаждащи течности като SF33 са съвместими с повечето метали, пластмаси и еластомери и няма да повредят термопластичните материали на корпуса на батерията.
Фиг. 3 Експеримент за измерване на топлопреминаване на батериен пакет [1]
Освен това, експерименталното проучване сравнява различни стратегии за охлаждане, като естествена конвекция, принудителна конвекция и течно охлаждане с охлаждаща течност SF33, а резултатите показват, че двуфазната система за потапящо охлаждане е много ефективна при поддържане на температурата на клетките на батерията.
Като цяло, двуфазната система за потапяне в охладителната система осигурява ефективно и равномерно решение за охлаждане на батериите за електрически превозни средства и други приложения, изискващи съхранение на енергия, което спомага за подобряване на издръжливостта и безопасността на батериите.
Време на публикуване: 14 октомври 2024 г.