Termoplastik kompozit batarya tepsileri, yeni enerji araçları sektöründe önemli bir teknoloji haline geliyor. Bu tepsiler, hafiflik, üstün mukavemet, korozyon direnci, tasarım esnekliği ve mükemmel mekanik özellikler de dahil olmak üzere termoplastik malzemelerin birçok avantajını bünyesinde barındırıyor. Bu özellikler, batarya tepsilerinin dayanıklılığını ve güvenilirliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir. Ayrıca, termoplastik batarya paketindeki soğutma sistemi, bataryanın performansını korumada, ömrünü uzatmada ve güvenli çalışmasını sağlamada hayati bir rol oynar. Etkili bir termal yönetim sistemi, bataryanın tüm çalışma koşullarında istenen sıcaklık aralığında tutulmasını sağlayarak batarya verimliliğini ve güvenliğini artırır.
Hızlı şarj için bir teknoloji olarak Kautex, çekiş hücresinin soğutma işleminde buharlaştırıcı olarak kullanıldığı iki fazlı daldırma soğutmasının uygulanmasını göstermektedir. İki fazlı daldırma soğutması, optimum pil çalışma sıcaklığında pil paketi içindeki sıcaklık homojenliğini en üst düzeye çıkarırken, 3400 W/m^2*K gibi son derece yüksek bir ısı transfer hızı elde eder. Sonuç olarak, pil termal yönetim sistemi, 6C'nin üzerindeki şarj oranlarında termal yükleri güvenli ve sürekli olarak yönetebilir. İki fazlı daldırma soğutmasının soğutma performansı, termoplastik kompozit pil kabuğu içindeki ısı yayılımını da başarıyla engellerken, tanıtılan iki fazlı daldırma soğutması 30°C'ye kadar ısıyı çevreye dağıtır. Termal döngü tersine çevrilebilir olup, soğuk ortam koşullarında pilin verimli bir şekilde ısıtılmasını sağlar. Akışlı kaynama ısı transferinin uygulanması, buhar kabarcığı çökmesi ve ardından kavitasyon hasarı olmadan sürekli yüksek ısı transferi sağlar.
Kautex'in doğrudan iki fazlı daldırma soğutma konseptinde, sıvı, pil muhafazasının içindeki pil hücreleriyle doğrudan temas halindedir; bu, bir soğutma döngüsündeki evaporatöre eşdeğerdir. Hücre daldırma, ısı transferi için hücre yüzey alanının kullanımını en üst düzeye çıkarırken, sıvının sürekli buharlaşması, yani faz değişimi, maksimum sıcaklık homojenliğini sağlar. Şematik gösterim Şekil 2'de verilmiştir.
Şekil 2. İki fazlı daldırma soğutmanın çalışma prensibi.
Sıvı dağıtımı için gerekli tüm bileşenleri doğrudan termoplastik, iletken olmayan bir pil gövdesine entegre etme fikri, sürdürülebilir bir yaklaşım vaat ediyor. Pil gövdesi ve pil tepsisi aynı malzemeden yapıldığında, yapısal sağlamlık için birbirine kaynaklanabilir, böylece kapsülleme malzemelerine olan ihtiyaç ortadan kalkar ve geri dönüşüm süreci basitleşir.
Yapılan çalışmalar, SF33 soğutucu akışkanı kullanan iki fazlı daldırma soğutma yönteminin, pil ısısını aktarmada üstün ısı dağıtım yetenekleri sergilediğini göstermiştir. Bu sistem, tüm test koşulları altında pil sıcaklıklarını 34-35°C aralığında tutarak mükemmel sıcaklık homojenliği göstermiştir. SF33 gibi soğutucu akışkanlar çoğu metal, plastik ve elastomer ile uyumludur ve termoplastik pil kasası malzemelerine zarar vermez.
Şekil 3 Pil paketi ısı transferi ölçüm deneyi [1]
Ek olarak, deneysel çalışma doğal konveksiyon, zorlamalı konveksiyon ve SF33 soğutucu akışkanı ile sıvı soğutma gibi farklı soğutma stratejilerini karşılaştırdı ve sonuçlar iki fazlı daldırma soğutma sisteminin pil hücresi sıcaklığını korumada çok etkili olduğunu gösterdi.
Genel olarak, iki aşamalı daldırma soğutma sistemi, elektrikli araçlar ve enerji depolama gerektiren diğer uygulamalar için verimli ve homojen bir pil soğutma çözümü sunarak pilin dayanıklılığını ve güvenliğini artırmaya yardımcı olur.
Yayın tarihi: 14 Ekim 2024