Les safates de bateria compostes termoplàstiques s'estan convertint en una tecnologia clau en el sector dels vehicles de nova energia. Aquestes safates incorporen molts dels avantatges dels materials termoplàstics, com ara un pes lleuger, una resistència superior, resistència a la corrosió, flexibilitat de disseny i excel·lents propietats mecàniques. Aquestes propietats són fonamentals per garantir la durabilitat i la fiabilitat de les safates de bateria. A més, el sistema de refrigeració d'un paquet de bateries termoplàstiques juga un paper vital per mantenir el rendiment de la bateria, allargar-ne la vida útil i garantir un funcionament segur. Un sistema de gestió tèrmica eficaç garanteix que la bateria es mantingui dins del rang de temperatura desitjat en totes les condicions de funcionament, augmentant així l'eficiència i la seguretat de la bateria.
Com a tecnologia habilitadora per a la càrrega ràpida, Kautex demostra la implementació del refredament per immersió bifàsic, on la cel·la de tracció s'utilitza com a evaporador en el procés de refredament. El refredament per immersió bifàsic aconsegueix una taxa de transferència de calor extremadament alta de 3400 W/m^2*K alhora que maximitza la uniformitat de la temperatura dins del paquet de bateries a la temperatura òptima de funcionament de la bateria. Com a resultat, el sistema de gestió tèrmica de la bateria pot gestionar de manera segura i permanent les càrregues tèrmiques a velocitats de càrrega superiors a 6 °C. El rendiment de refredament del refredament per immersió bifàsic també pot inhibir amb èxit la propagació de la calor dins de la carcassa de bateria composta termoplàstica, mentre que el refredament per immersió bifàsic introduït dissipa la calor a l'ambient fins a 30 °C. El cicle tèrmic és reversible, permetent un escalfament eficient de la bateria en condicions ambientals fredes. La implementació de la transferència de calor per flux d'ebullició garanteix una transferència de calor constant i elevada sense col·lapse de bombolles de vapor i danys posteriors per cavitació.
En el concepte de refrigeració per immersió directa en dues fases de Kautex, el fluid està en contacte directe amb les cel·les de la bateria dins de la carcassa de la bateria, cosa que equival a un evaporador en un cicle de refrigerant. La immersió de les cel·les maximitza l'ús de la superfície de la cel·la per a la transferència de calor, mentre que l'evaporació constant del fluid, és a dir, el canvi de fase, garanteix la màxima uniformitat de la temperatura. L'esquema es mostra a la Figura 2.
Fig. 2 Principi de funcionament del refredament per immersió bifàsic
La idea d'integrar tots els components necessaris per a la distribució de fluids directament en una carcassa de bateria termoplàstica i no conductora promet ser un enfocament sostenible. Quan la carcassa de la bateria i la safata de la bateria estan fetes del mateix material, es poden soldar juntes per a una estabilitat estructural, alhora que s'elimina la necessitat de materials d'encapsulació i es simplifica el procés de reciclatge.
Els estudis han demostrat que un mètode de refredament per immersió en dues fases amb refrigerant SF33 demostra unes capacitats de dissipació de calor superiors en la transferència de la calor de la bateria. Aquest sistema va mantenir les temperatures de la bateria en el rang de 34-35 °C en totes les condicions de prova, demostrant una excel·lent uniformitat de temperatura. Els refrigerants com l'SF33 són compatibles amb la majoria de metalls, plàstics i elastòmers, i no danyaran els materials termoplàstics de la carcassa de la bateria.
Fig. 3 Experiment de mesura de transferència de calor de paquets de bateries [1]
A més, l'estudi experimental va comparar diferents estratègies de refrigeració com la convecció natural, la convecció forçada i la refrigeració líquida amb refrigerant SF33, i els resultats van mostrar que el sistema de refrigeració per immersió bifàsica era molt eficaç per mantenir la temperatura de les cel·les de la bateria.
En general, el sistema de refrigeració per immersió bifàsica proporciona una solució de refrigeració de bateries eficient i uniforme per a vehicles elèctrics i altres aplicacions que requereixen emmagatzematge d'energia, cosa que ajuda a millorar la durabilitat i la seguretat de la bateria.
Data de publicació: 14 d'octubre de 2024