Termoplastické kompozitní nosiče baterií se stávají klíčovou technologií v sektoru vozidel s novými energetickými zdroji. Takové nosiče zahrnují mnoho výhod termoplastických materiálů, včetně nízké hmotnosti, vynikající pevnosti, odolnosti proti korozi, flexibility designu a vynikajících mechanických vlastností. Tyto vlastnosti jsou zásadní pro zajištění trvanlivosti a spolehlivosti nosičů baterií. Chladicí systém v termoplastickém bateriovém bloku navíc hraje zásadní roli v udržování výkonu baterie, prodlužování její životnosti a zajištění bezpečného provozu. Efektivní systém řízení teploty zajišťuje, že baterie je za všech provozních podmínek udržována v požadovaném teplotním rozsahu, čímž se zvyšuje její účinnost a bezpečnost.
Jakožto technologii umožňující rychlé nabíjení demonstruje Kautex implementaci dvoufázového imerzního chlazení, kde se trakční článek používá jako výparník v procesu chlazení. Dvoufázové imerzní chlazení dosahuje extrémně vysokého přenosu tepla 3400 W/m^2*K a zároveň maximalizuje rovnoměrnost teploty v rámci bateriového bloku při optimální provozní teplotě baterie. Díky tomu dokáže systém tepelného řízení baterie bezpečně a trvale řídit tepelné zátěže při rychlostech nabíjení nad 6 °C. Chladicí výkon dvoufázového imerzního chlazení může také úspěšně potlačit šíření tepla uvnitř termoplastického kompozitního pláště baterie, zatímco zavedené dvoufázové imerzní chlazení odvádí teplo do okolí až do 30 °C. Tepelný cyklus je reverzibilní, což umožňuje efektivní ohřev baterie v chladných okolních podmínkách. Implementace přenosu tepla prouděním a varem zajišťuje konstantně vysoký přenos tepla bez kolapsu bublin páry a následného poškození kavitací.
V konceptu přímého dvoufázového chlazení ponořením od společnosti Kautex je kapalina v přímém kontaktu s bateriovými články uvnitř krytu baterie, což je ekvivalentní výparníku v chladicím cyklu. Ponoření článků maximalizuje využití plochy povrchu článků pro přenos tepla, zatímco neustálé odpařování kapaliny, tj. fázová změna, zajišťuje maximální rovnoměrnost teploty. Schéma je znázorněno na obrázku 2.
Obr. 2 Princip fungování dvoufázového imerzního chlazení
Myšlenka integrace všech nezbytných komponent pro distribuci kapaliny přímo do termoplastického, nevodivého pláště baterie slibuje udržitelný přístup. Pokud jsou plášť baterie a nosič baterie vyrobeny ze stejného materiálu, lze je svařit dohromady pro zajištění strukturální stability, čímž se eliminuje potřeba zapouzdřovacích materiálů a zjednoduší se proces recyklace.
Studie ukázaly, že dvoufázová metoda chlazení ponořením s použitím chladiva SF33 vykazuje vynikající schopnosti odvodu tepla při přenosu tepla z baterie. Tento systém udržoval teploty baterie v rozmezí 34–35 °C za všech testovacích podmínek, což prokazuje vynikající teplotní rovnoměrnost. Chladiva, jako je SF33, jsou kompatibilní s většinou kovů, plastů a elastomerů a nepoškozují termoplastické materiály pouzder baterií.
Obr. 3 Experiment s měřením přenosu tepla bateriového bloku [1]
Experimentální studie navíc porovnávala různé strategie chlazení, jako je přirozená konvekce, nucená konvekce a kapalinové chlazení s chladivem SF33, a výsledky ukázaly, že dvoufázový imerzní chladicí systém byl velmi účinný při udržování teploty bateriových článků.
Celkově vzato, dvoufázový imerzní chladicí systém poskytuje efektivní a rovnoměrné řešení chlazení baterií pro elektromobily a další aplikace vyžadující skladování energie, což pomáhá zlepšit životnost a bezpečnost baterií.
Čas zveřejnění: 14. října 2024