【Cooperativa tecnolóxica】 Sistema de refrixeración por inmersión bifásico para bandexas de baterías termoplásticas

As bandexas de baterías de materiais compostos termoplásticos están a converterse nunha tecnoloxía clave no sector dos vehículos de nova enerxía. Estas bandexas incorporan moitas das vantaxes dos materiais termoplásticos, incluíndo peso lixeiro, resistencia superior, resistencia á corrosión, flexibilidade de deseño e excelentes propiedades mecánicas. Estas propiedades son fundamentais para garantir a durabilidade e a fiabilidade das bandexas de baterías. Ademais, o sistema de refrixeración dun paquete de baterías termoplásticas xoga un papel vital no mantemento do rendemento da batería, prolongando a súa vida útil e garantindo un funcionamento seguro. Un sistema eficaz de xestión térmica garante que a batería se manteña dentro do rango de temperatura desexado en todas as condicións de funcionamento, aumentando así a eficiencia e a seguridade da batería.

Como tecnoloxía facilitadora da carga rápida, Kautex demostra a implementación da refrixeración por inmersión bifásica, onde a cela de tracción se utiliza como evaporador no proceso de refrixeración. A refrixeración por inmersión bifásica consegue unha taxa de transferencia de calor extremadamente alta de 3400 W/m^2*K, ao tempo que maximiza a uniformidade da temperatura dentro da batería á temperatura óptima de funcionamento da batería. Como resultado, o sistema de xestión térmica da batería pode xestionar de forma segura e permanente as cargas térmicas a taxas de carga superiores a 6 °C. O rendemento de refrixeración da refrixeración por inmersión bifásica tamén pode inhibir con éxito a propagación da calor dentro da carcasa da batería composta termoplástica, mentres que a refrixeración por inmersión bifásica introducida disipa a calor no ambiente ata 30 °C. O ciclo térmico é reversible, o que permite un quecemento eficiente da batería en condicións ambientais frías. A implementación da transferencia de calor por fluxo ebulición garante unha transferencia de calor elevada e constante sen colapso das burbullas de vapor e os posteriores danos por cavitación.

No concepto de refrixeración por inmersión directa en dúas fases de Kautex, o fluído está en contacto directo coas celas da batería dentro da carcasa da batería, o que equivale a un evaporador nun ciclo de refrixeración. A inmersión das celas maximiza o uso da superficie celular para a transferencia de calor, mentres que a evaporación constante do fluído, é dicir, o cambio de fase, garante a máxima uniformidade da temperatura. O esquema móstrase na Figura 2.

Fig. 2 Principio de funcionamento da refrixeración por inmersión bifásica

A idea de integrar todos os compoñentes necesarios para a distribución de fluídos directamente nunha carcasa de batería termoplástica e non condutora promete ser unha estratexia sostible. Cando a carcasa da batería e a bandexa da batería están feitas do mesmo material, pódense soldar entre si para unha maior estabilidade estrutural, ao tempo que se elimina a necesidade de materiais de encapsulado e se simplifica o proceso de reciclaxe.

Os estudos demostraron que un método de refrixeración por inmersión en dúas fases que emprega refrixerante SF33 demostra unha capacidade de disipación de calor superior na transferencia da calor da batería. Este sistema mantivo as temperaturas da batería no rango de 34-35 °C en todas as condicións de proba, o que demostra unha excelente uniformidade de temperatura. Os refrixerantes como o SF33 son compatibles coa maioría dos metais, plásticos e elastómeros, e non danan os materiais termoplásticos das carcasas das baterías.

Fig. 3 Experimento de medición da transferencia de calor dunha batería [1]

Ademais, o estudo experimental comparou diferentes estratexias de refrixeración como a convección natural, a convección forzada e a refrixeración líquida con refrixerante SF33, e os resultados mostraron que o sistema de refrixeración por inmersión bifásico foi moi eficaz para manter a temperatura da cela da batería.
En xeral, o sistema de refrixeración por inmersión bifásico proporciona unha solución de refrixeración de baterías eficiente e uniforme para vehículos eléctricos e outras aplicacións que requiren almacenamento de enerxía, o que axuda a mellorar a durabilidade e a seguridade da batería.