【เทคโนโลยีความร่วมมือ】 ระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสสำหรับถาดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติก

ถาดแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกกำลังกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญในภาคส่วนยานยนต์พลังงานใหม่ ถาดดังกล่าวผสมผสานข้อดีหลายประการของวัสดุเทอร์โมพลาสติก เช่น น้ำหนักเบา แข็งแรงเป็นพิเศษ ทนต่อการกัดกร่อน ความยืดหยุ่นในการออกแบบ และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญต่อการรับประกันความทนทานและความน่าเชื่อถือของถาดแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ระบบระบายความร้อนในชุดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกยังมีบทบาทสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ยืดอายุการใช้งาน และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัย ระบบการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพช่วยให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะคงอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ต้องการภายใต้เงื่อนไขการทำงานทั้งหมด จึงเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่

Kautex สาธิตการใช้งานระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟส ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถชาร์จได้รวดเร็ว โดยเซลล์ดึงจะถูกใช้เป็นเครื่องระเหยในกระบวนการระบายความร้อน ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสทำให้ถ่ายเทความร้อนได้สูงถึง 3,400 วัตต์/ตร.ม.*เคลวิน ขณะที่เพิ่มความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในชุดแบตเตอรี่ให้สูงสุดที่อุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ที่เหมาะสม ด้วยเหตุนี้ ระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่จึงสามารถจัดการโหลดความร้อนได้อย่างปลอดภัยและถาวรที่อัตราการชาร์จที่สูงกว่า 6 องศาเซลเซียส ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสยังสามารถยับยั้งการแพร่กระจายความร้อนภายในเปลือกแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกได้สำเร็จ ขณะที่ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสที่นำมาใช้จะกระจายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้สูงถึง 30 องศาเซลเซียส วงจรความร้อนสามารถย้อนกลับได้ ทำให้สามารถทำความร้อนแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่เย็น การใช้ระบบถ่ายเทความร้อนแบบเดือดไหลทำให้ถ่ายเทความร้อนได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่เกิดการยุบตัวของฟองไอและความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศตามมา

ในแนวคิดการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสโดยตรงของ Kautex ของเหลวจะสัมผัสโดยตรงกับเซลล์แบตเตอรี่ภายในตัวเรือนแบตเตอรี่ ซึ่งเทียบเท่ากับเครื่องระเหยในวงจรสารทำความเย็น การจุ่มเซลล์จะช่วยเพิ่มการใช้พื้นที่ผิวเซลล์ในการถ่ายเทความร้อน ในขณะที่การระเหยของของเหลวอย่างต่อเนื่อง หรือที่เรียกว่าการเปลี่ยนเฟส ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิจะสม่ำเสมอสูงสุด แผนผังแสดงไว้ในรูปที่ 2

รูปที่ 2 หลักการทำงานของระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟส

แนวคิดในการผสานรวมส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการจ่ายของเหลวโดยตรงลงในเปลือกแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกที่ไม่นำไฟฟ้าถือเป็นแนวทางที่ยั่งยืน เมื่อเปลือกแบตเตอรี่และถาดแบตเตอรี่ทำจากวัสดุเดียวกัน ก็สามารถเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อความเสถียรของโครงสร้าง ขณะเดียวกันก็ขจัดความจำเป็นในการใช้วัสดุหุ้มและทำให้กระบวนการรีไซเคิลง่ายขึ้น

การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าวิธีการระบายความร้อนด้วยการแช่แบบสองเฟสโดยใช้สารหล่อเย็น SF33 แสดงให้เห็นความสามารถในการกระจายความร้อนที่เหนือกว่าในการถ่ายเทความร้อนของแบตเตอรี่ ระบบนี้รักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วง 34-35°C ได้ภายใต้สภาวะการทดสอบทั้งหมด แสดงให้เห็นถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยม สารหล่อเย็น เช่น SF33 เข้ากันได้กับโลหะ พลาสติก และอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่ และจะไม่ทำลายวัสดุของเคสแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติก

รูปที่ 3 การทดลองวัดการถ่ายเทความร้อนของชุดแบตเตอรี่ [1]

นอกจากนี้ การศึกษาเชิงทดลองยังได้เปรียบเทียบกลยุทธ์การระบายความร้อนที่แตกต่างกัน เช่น การพาความร้อนตามธรรมชาติ การพาความร้อนแบบบังคับ และการระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยสารหล่อเย็น SF33 และผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบระบายความร้อนด้วยการแช่แบบสองเฟสมีประสิทธิภาพมากในการรักษาอุณหภูมิของเซลล์แบตเตอรี่
โดยรวมแล้วระบบระบายความร้อนด้วยการแช่แบบสองเฟสจะให้โซลูชันระบายความร้อนแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าและการใช้งานอื่น ๆ ที่ต้องการการจัดเก็บพลังงาน ซึ่งช่วยปรับปรุงความทนทานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่