Οι θερμοπλαστικοί σύνθετοι δίσκοι μπαταριών γίνονται μια βασική τεχνολογία στον τομέα των νέων ενεργειακών οχημάτων. Τέτοιοι δίσκοι ενσωματώνουν πολλά από τα πλεονεκτήματα των θερμοπλαστικών υλικών, όπως το ελαφρύ βάρος, την ανώτερη αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση, την ευελιξία σχεδιασμού και τις εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες είναι κρίσιμες για τη διασφάλιση της ανθεκτικότητας και της αξιοπιστίας των δίσκων μπαταριών. Επιπλέον, το σύστημα ψύξης σε μια θερμοπλαστική μπαταρία παίζει ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της απόδοσης της μπαταρίας, στην παράταση της διάρκειας ζωής της και στην εξασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας. Ένα αποτελεσματικό σύστημα θερμικής διαχείρισης διασφαλίζει ότι η μπαταρία διατηρείται εντός του επιθυμητού εύρους θερμοκρασίας υπό όλες τις συνθήκες λειτουργίας, αυξάνοντας έτσι την απόδοση και την ασφάλεια της μπαταρίας.
Ως τεχνολογία που επιτρέπει την ταχεία φόρτιση, η Kautex επιδεικνύει την εφαρμογή διφασικής ψύξης με εμβάπτιση, όπου το στοιχείο έλξης χρησιμοποιείται ως εξατμιστής στη διαδικασία ψύξης. Η διφασική ψύξη με εμβάπτιση επιτυγχάνει εξαιρετικά υψηλό ρυθμό μεταφοράς θερμότητας 3400 W/m^2*K, μεγιστοποιώντας παράλληλα την ομοιομορφία της θερμοκρασίας εντός της μπαταρίας στη βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας της. Ως αποτέλεσμα, το σύστημα θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας μπορεί να διαχειρίζεται με ασφάλεια και μόνιμη λειτουργία θερμικά φορτία σε ρυθμούς φόρτισης άνω των 6°C. Η απόδοση ψύξης της διφασικής ψύξης με εμβάπτιση μπορεί επίσης να αναστείλει με επιτυχία τη διάδοση θερμότητας εντός του θερμοπλαστικού σύνθετου κελύφους της μπαταρίας, ενώ η εισαγόμενη διφασική ψύξη με εμβάπτιση διαχέει τη θερμότητα στο περιβάλλον έως και 30°C. Ο θερμικός κύκλος είναι αναστρέψιμος, επιτρέποντας την αποτελεσματική θέρμανση της μπαταρίας σε ψυχρές συνθήκες περιβάλλοντος. Η εφαρμογή μεταφοράς θερμότητας με βρασμό ροής εξασφαλίζει σταθερή υψηλή μεταφορά θερμότητας χωρίς κατάρρευση φυσαλίδων ατμού και επακόλουθη ζημιά από σπηλαίωση.
Στην ιδέα της άμεσης ψύξης με εμβάπτιση δύο φάσεων της Kautex, το υγρό βρίσκεται σε άμεση επαφή με τα στοιχεία της μπαταρίας μέσα στο περίβλημα της μπαταρίας, κάτι που ισοδυναμεί με έναν εξατμιστή σε έναν κύκλο ψυκτικού μέσου. Η εμβάπτιση των στοιχείων μεγιστοποιεί τη χρήση της επιφάνειας των στοιχείων για μεταφορά θερμότητας, ενώ η συνεχής εξάτμιση του υγρού, δηλαδή η αλλαγή φάσης, εξασφαλίζει μέγιστη ομοιομορφία θερμοκρασίας. Το σχηματικό φαίνεται στο Σχήμα 2.
Σχήμα 2 Αρχή λειτουργίας διφασικής ψύξης με εμβάπτιση
Η ιδέα της ενσωμάτωσης όλων των απαραίτητων εξαρτημάτων για την απευθείας διανομή υγρών σε ένα θερμοπλαστικό, μη αγώγιμο κέλυφος μπαταρίας υπόσχεται να αποτελέσει μια βιώσιμη προσέγγιση. Όταν το κέλυφος της μπαταρίας και ο δίσκος της μπαταρίας είναι κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό, μπορούν να συγκολληθούν μεταξύ τους για δομική σταθερότητα, εξαλείφοντας παράλληλα την ανάγκη για υλικά ενθυλάκωσης και απλοποιώντας τη διαδικασία ανακύκλωσης.
Μελέτες έχουν δείξει ότι μια μέθοδος ψύξης με εμβάπτιση δύο φάσεων που χρησιμοποιεί ψυκτικό μέσο SF33 επιδεικνύει ανώτερες δυνατότητες απαγωγής θερμότητας στη μεταφορά θερμότητας της μπαταρίας. Αυτό το σύστημα διατήρησε τις θερμοκρασίες της μπαταρίας στο εύρος 34-35°C υπό όλες τις συνθήκες δοκιμής, επιδεικνύοντας εξαιρετική ομοιομορφία θερμοκρασίας. Τα ψυκτικά μέσα όπως το SF33 είναι συμβατά με τα περισσότερα μέταλλα, πλαστικά και ελαστομερή και δεν θα προκαλέσουν ζημιά στα θερμοπλαστικά υλικά της θήκης της μπαταρίας.
Σχήμα 3 Πείραμα μέτρησης μεταφοράς θερμότητας σε συστοιχία μπαταριών [1]
Επιπλέον, η πειραματική μελέτη συνέκρινε διαφορετικές στρατηγικές ψύξης όπως η φυσική συναγωγή, η εξαναγκασμένη συναγωγή και η υγρή ψύξη με ψυκτικό μέσο SF33, και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το διφασικό σύστημα ψύξης με εμβάπτιση ήταν πολύ αποτελεσματικό στη διατήρηση της θερμοκρασίας των στοιχείων της μπαταρίας.
Συνολικά, το διφασικό σύστημα ψύξης με εμβάπτιση παρέχει μια αποτελεσματική και ομοιόμορφη λύση ψύξης μπαταρίας για ηλεκτρικά οχήματα και άλλες εφαρμογές που απαιτούν αποθήκευση ενέργειας, γεγονός που συμβάλλει στη βελτίωση της ανθεκτικότητας και της ασφάλειας της μπαταρίας.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Οκτωβρίου 2024