【ความร่วมมือทางเทคโนโลยี】 ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสสำหรับถาดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติก

ถาดแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกกำลังกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญในภาคยานยนต์พลังงานใหม่ ถาดดังกล่าวรวมเอาข้อดีหลายประการของวัสดุเทอร์โมพลาสติกไว้ด้วยกัน ได้แก่ น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ความต้านทานการกัดกร่อน ความยืดหยุ่นในการออกแบบ และคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความทนทานและความน่าเชื่อถือของถาดแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ระบบระบายความร้อนในชุดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกยังมีบทบาทสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ยืดอายุการใช้งาน และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัย ระบบจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพช่วยให้แบตเตอรี่คงอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ต้องการภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่

ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้การชาร์จเร็วเป็นไปได้ Kautex ได้สาธิตการใช้งานระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟส โดยใช้เซลล์ขับเคลื่อนเป็นตัวระเหยในกระบวนการระบายความร้อน ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสนี้ให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงมากถึง 3400 W/m²*K ในขณะที่รักษาความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในชุดแบตเตอรี่ให้สูงสุดที่อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่สามารถจัดการภาระความร้อนได้อย่างปลอดภัยและต่อเนื่องที่อัตราการชาร์จสูงกว่า 6C ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสยังสามารถยับยั้งการแพร่กระจายความร้อนภายในเปลือกแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสที่นำเสนอจะระบายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ถึง 30°C วงจรความร้อนสามารถย้อนกลับได้ ทำให้สามารถให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาวะแวดล้อมที่เย็น การนำการถ่ายเทความร้อนแบบเดือดไหลมาใช้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการถ่ายเทความร้อนสูงอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการยุบตัวของฟองไอน้ำและความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศตามมา

ในแนวคิดการระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสโดยตรงของ Kautex นั้น ของเหลวจะสัมผัสโดยตรงกับเซลล์แบตเตอรี่ภายในตัวเรือนแบตเตอรี่ ซึ่งเทียบเท่ากับตัวระเหยในวงจรทำความเย็น การจุ่มเซลล์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พื้นที่ผิวของเซลล์ในการถ่ายเทความร้อนให้สูงสุด ในขณะที่การระเหยของของเหลวอย่างต่อเนื่อง หรือการเปลี่ยนเฟส ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิสูงสุด แผนภาพแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 หลักการทำงานของระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟส

แนวคิดในการรวมส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการกระจายของเหลวเข้าไว้ในเปลือกแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกที่ไม่นำไฟฟ้าโดยตรงนั้น มีแนวโน้มที่จะเป็นแนวทางที่ยั่งยืน เมื่อเปลือกแบตเตอรี่และถาดรองแบตเตอรี่ทำจากวัสดุเดียวกัน ก็สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อความมั่นคงทางโครงสร้าง ในขณะเดียวกันก็ขจัดความจำเป็นในการใช้วัสดุห่อหุ้ม และทำให้กระบวนการรีไซเคิลง่ายขึ้น

จากการศึกษาพบว่า วิธีการระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสโดยใช้สารหล่อเย็น SF33 มีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ได้ดีเยี่ยม ระบบนี้สามารถรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วง 34-35°C ภายใต้สภาวะการทดสอบทั้งหมด แสดงให้เห็นถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม สารหล่อเย็นเช่น SF33 สามารถใช้ได้กับโลหะ พลาสติก และอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่ และจะไม่ทำให้วัสดุตัวเรือนแบตเตอรี่ที่เป็นเทอร์โมพลาสติกเสียหาย

รูปที่ 3 การทดลองวัดการถ่ายเทความร้อนของชุดแบตเตอรี่ [1]

นอกจากนี้ การศึกษาเชิงทดลองยังเปรียบเทียบกลยุทธ์การระบายความร้อนที่แตกต่างกัน เช่น การพาความร้อนตามธรรมชาติ การพาความร้อนแบบบังคับ และการระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยใช้สารหล่อเย็น SF33 และผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสมีประสิทธิภาพสูงในการรักษาอุณหภูมิของเซลล์แบตเตอรี่
โดยรวมแล้ว ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสนี้ให้โซลูชันการระบายความร้อนแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าและแอปพลิเคชันอื่นๆ ที่ต้องการการจัดเก็บพลังงาน ซึ่งช่วยปรับปรุงความทนทานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่