Batterijtrays van thermoplastisch composietmateriaal worden een belangrijke technologie in de sector van nieuwe energievoertuigen. Dergelijke trays bieden veel voordelen van thermoplastische materialen, zoals een laag gewicht, superieure sterkte, corrosiebestendigheid, ontwerpflexibiliteit en uitstekende mechanische eigenschappen. Deze eigenschappen zijn cruciaal voor de duurzaamheid en betrouwbaarheid van batterijtrays. Bovendien speelt het koelsysteem in een thermoplastisch batterijpakket een cruciale rol bij het behoud van de prestaties van de batterij, het verlengen van de levensduur en het garanderen van een veilige werking. Een effectief thermisch managementsysteem zorgt ervoor dat de batterij onder alle bedrijfsomstandigheden binnen het gewenste temperatuurbereik blijft, wat de efficiëntie en veiligheid van de batterij verhoogt.
Als technologie die snelladen mogelijk maakt, demonstreert Kautex de implementatie van tweefasige immersiekoeling, waarbij de tractiecel als verdamper wordt gebruikt in het koelproces. Tweefasige immersiekoeling bereikt een extreem hoge warmteoverdracht van 3400 W/m²K en maximaliseert tegelijkertijd de temperatuuruniformiteit binnen het batterijpakket bij de optimale bedrijfstemperatuur van de batterij. Hierdoor kan het thermische beheersysteem van de batterij thermische belastingen veilig en permanent beheren bij laadsnelheden boven 6 °C. De koelprestaties van tweefasige immersiekoeling kunnen ook warmtevoortplanting binnen de thermoplastische composiet batterijbehuizing succesvol remmen, terwijl de geïntroduceerde tweefasige immersiekoeling warmte afgeeft aan de omgeving tot 30 °C. De thermische cyclus is omkeerbaar, wat efficiënte verwarming van de batterij mogelijk maakt in koude omgevingsomstandigheden. De implementatie van stromings-kokende warmteoverdracht zorgt voor een constant hoge warmteoverdracht zonder instorting van dampbellen en daaropvolgende cavitatieschade.
In het directe tweefasen immersiekoelconcept van Kautex staat de vloeistof in direct contact met de batterijcellen in de batterijbehuizing, wat vergelijkbaar is met een verdamper in een koelmiddelcyclus. Celimmersie maximaliseert het gebruik van het celoppervlak voor warmteoverdracht, terwijl constante verdamping van de vloeistof, oftewel faseverandering, zorgt voor maximale temperatuuruniformiteit. Het schema is weergegeven in figuur 2.
Figuur 2 Werkingsprincipe van tweefasen-dompelkoeling
Het idee om alle benodigde componenten voor vloeistofdistributie direct in een thermoplastische, niet-geleidende batterijbehuizing te integreren, belooft een duurzame aanpak te zijn. Wanneer de batterijbehuizing en de batterijlade van hetzelfde materiaal zijn gemaakt, kunnen ze aan elkaar worden gelast voor structurele stabiliteit, waardoor er geen inkapselingsmaterialen nodig zijn en het recyclingproces wordt vereenvoudigd.
Studies hebben aangetoond dat een tweefasen-immersiekoelmethode met SF33-koelvloeistof superieure warmteafvoermogelijkheden biedt bij de overdracht van batterijwarmte. Dit systeem handhaafde de batterijtemperatuur onder alle testomstandigheden binnen het bereik van 34-35 °C, wat een uitstekende temperatuuruniformiteit aantoonde. Koelmiddelen zoals SF33 zijn compatibel met de meeste metalen, kunststoffen en elastomeren en beschadigen de thermoplastische materialen van de batterijbehuizing niet.
Figuur 3 Experiment met warmteoverdracht van batterijpakket [1]
Bovendien werden in het experimentele onderzoek verschillende koelstrategieën vergeleken, zoals natuurlijke convectie, geforceerde convectie en vloeistofkoeling met SF33-koelmiddel. De resultaten lieten zien dat het tweefasen-dompelkoelsysteem zeer effectief was bij het handhaven van de temperatuur van de batterijcel.
Samengevat biedt het tweefasen-onderdompelingskoelsysteem een efficiënte en gelijkmatige batterijkoeloplossing voor elektrische voertuigen en andere toepassingen waarbij energieopslag vereist is. Dit draagt bij aan het verbeteren van de duurzaamheid en veiligheid van de batterij.
Plaatsingstijd: 14-10-2024