열가소성 복합 소재 배터리 트레이는 신에너지 자동차 분야의 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 이러한 트레이는 경량, 뛰어난 강도, 내식성, 설계 유연성, 뛰어난 기계적 특성 등 열가소성 소재의 다양한 장점을 갖추고 있습니다. 이러한 특성은 배터리 트레이의 내구성과 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 또한, 열가소성 배터리 팩의 냉각 시스템은 배터리 성능 유지, 수명 연장, 그리고 안전한 작동에 중요한 역할을 합니다. 효과적인 열 관리 시스템은 모든 작동 조건에서 배터리가 원하는 온도 범위 내에서 유지되도록 하여 배터리 효율과 안전성을 향상시킵니다.
Kautex는 고속 충전을 위한 기술로서, 냉각 과정에서 견인 셀을 증발기로 사용하는 2상 침지 냉각 방식을 시연합니다. 2상 침지 냉각은 3400W/m^2*K의 매우 높은 열전달률을 달성하는 동시에 최적의 배터리 작동 온도에서 배터리 팩 내 온도 균일성을 극대화합니다. 결과적으로, 배터리 열 관리 시스템은 6°C 이상의 충전 속도에서 열 부하를 안전하고 영구적으로 관리할 수 있습니다. 2상 침지 냉각의 냉각 성능은 열가소성 복합재 배터리 쉘 내부의 열 전파를 효과적으로 억제할 수 있으며, 도입된 2상 침지 냉각 방식은 열을 최대 30°C까지 외부로 방출합니다. 열 사이클은 가역적이어서 추운 환경에서도 배터리를 효율적으로 가열할 수 있습니다. 유동 비등 열전달 방식은 증기 기포 붕괴 및 그에 따른 캐비테이션 손상 없이 일정하고 높은 열전달을 보장합니다.
카우텍스의 직접 2상 침지 냉각 방식에서 유체는 배터리 하우징 내부의 배터리 셀과 직접 접촉하는데, 이는 냉매 사이클의 증발기와 같습니다. 셀 침지는 열 전달을 위해 셀 표면적을 최대한 활용하는 동시에, 유체의 지속적인 증발, 즉 상 변화를 통해 최대 온도 균일성을 보장합니다. 회로도는 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 2상 침지 냉각의 작동 원리
유체 분배에 필요한 모든 구성 요소를 열가소성 비전도성 배터리 쉘에 직접 통합하는 아이디어는 지속 가능한 접근 방식을 제시합니다. 배터리 쉘과 배터리 트레이가 동일한 소재로 제작되면 구조적 안정성을 위해 용접이 가능하여 캡슐화 재료가 필요 없고 재활용 과정도 간소화됩니다.
연구에 따르면 SF33 냉각수를 사용하는 2상 침지 냉각 방식은 배터리 열 전달에 있어 탁월한 방열 성능을 보입니다. 이 시스템은 모든 테스트 조건에서 배터리 온도를 34~35°C 범위로 유지하여 탁월한 온도 균일성을 보였습니다. SF33과 같은 냉각수는 대부분의 금속, 플라스틱 및 엘라스토머와 호환되며 열가소성 배터리 케이스 소재를 손상시키지 않습니다.
그림 3 배터리팩 열전달 측정 실험 [1]
또한 실험 연구에서는 자연 대류, 강제 대류, SF33 냉각수를 이용한 액체 냉각과 같은 다양한 냉각 전략을 비교했으며, 그 결과 2상 침지 냉각 시스템이 배터리 셀 온도를 유지하는 데 매우 효과적이라는 것이 밝혀졌습니다.
전반적으로 2상 침지 냉각 시스템은 전기 자동차 및 에너지 저장이 필요한 기타 애플리케이션을 위한 효율적이고 균일한 배터리 냉각 솔루션을 제공하여 배터리 내구성과 안전성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
게시 시간: 2024년 10월 14일