Termoplastične kompozitne posude za baterije postaju ključna tehnologija u sektoru vozila s novim izvorima energije. Takve posude uključuju mnoge prednosti termoplastičnih materijala, uključujući malu težinu, vrhunsku čvrstoću, otpornost na koroziju, fleksibilnost dizajna i izvrsna mehanička svojstva. Ta su svojstva ključna za osiguranje trajnosti i pouzdanosti posuda za baterije. Osim toga, sustav hlađenja u termoplastičnom baterijskom paketu igra vitalnu ulogu u održavanju performansi baterije, produljenju njezina vijeka trajanja i osiguravanju sigurnog rada. Učinkovit sustav upravljanja toplinom osigurava da se baterija održava unutar željenog temperaturnog raspona u svim radnim uvjetima, čime se povećava učinkovitost i sigurnost baterije.
Kao tehnologiju koja omogućuje brzo punjenje, Kautex demonstrira implementaciju dvofaznog uranjajućeg hlađenja, gdje se vučna ćelija koristi kao isparivač u procesu hlađenja. Dvofazno uranjajuće hlađenje postiže izuzetno visoku brzinu prijenosa topline od 3400 W/m^2*K, a istovremeno maksimizira ujednačenost temperature unutar baterijskog paketa pri optimalnoj radnoj temperaturi baterije. Kao rezultat toga, sustav toplinskog upravljanja baterijom može sigurno i trajno upravljati toplinskim opterećenjima pri brzinama punjenja iznad 6 °C. Performanse hlađenja dvofaznog uranjajućeg hlađenja također mogu uspješno spriječiti širenje topline unutar termoplastične kompozitne ovojnice baterije, dok uvedeno dvofazno uranjajuće hlađenje raspršuje toplinu u okolinu do 30 °C. Toplinski ciklus je reverzibilan, što omogućuje učinkovito zagrijavanje baterije u hladnim uvjetima okoline. Implementacija prijenosa topline ključanjem protoka osigurava konstantan visok prijenos topline bez urušavanja mjehurića pare i naknadnog oštećenja kavitacijom.
U Kautexovom konceptu izravnog dvofaznog hlađenja uranjanjem, tekućina je u izravnom kontaktu s baterijskim ćelijama unutar kućišta baterije, što je ekvivalentno isparivaču u ciklusu rashladnog sredstva. Uranjanje ćelija maksimizira korištenje površine ćelije za prijenos topline, dok konstantno isparavanje tekućine, tj. promjena faze, osigurava maksimalnu ujednačenost temperature. Shema je prikazana na slici 2.
Sl. 2 Princip rada dvofaznog uranjajućeg hlađenja
Ideja integriranja svih potrebnih komponenti za distribuciju tekućine izravno u termoplastičnu, neprovodljivu ljusku baterije obećava održiv pristup. Kada su ljuska baterije i ladica baterije izrađeni od istog materijala, mogu se zavariti radi strukturne stabilnosti, a istovremeno se eliminira potreba za materijalima za kapsuliranje i pojednostavljuje proces recikliranja.
Studije su pokazale da dvofazna metoda hlađenja uranjanjem korištenjem rashladne tekućine SF33 pokazuje vrhunske mogućnosti odvođenja topline pri prijenosu topline baterije. Ovaj sustav održavao je temperaturu baterije u rasponu od 34-35°C u svim uvjetima ispitivanja, pokazujući izvrsnu ujednačenost temperature. Rashladne tekućine poput SF33 kompatibilne su s većinom metala, plastike i elastomera te neće oštetiti termoplastične materijale kućišta baterije.
Sl. 3 Eksperiment mjerenja prijenosa topline baterijskog paketa [1]
Osim toga, eksperimentalna studija usporedila je različite strategije hlađenja poput prirodne konvekcije, prisilne konvekcije i hlađenja tekućinom s rashladnom tekućinom SF33, a rezultati su pokazali da je dvofazni sustav hlađenja uranjanjem bio vrlo učinkovit u održavanju temperature baterijskih ćelija.
Sveukupno, dvofazni sustav hlađenja uranjanjem pruža učinkovito i ujednačeno rješenje za hlađenje baterije za električna vozila i druge primjene koje zahtijevaju pohranu energije, što pomaže u poboljšanju trajnosti i sigurnosti baterije.
Vrijeme objave: 14. listopada 2024.