【Technology-Cooperative】 Dvofazni sistem za hlađenje uronjanjem za termoplastične nosače baterija

Termoplastični kompozitni nosači baterija postaju ključna tehnologija u sektoru novih energetskih vozila. Takve posude uključuju mnoge prednosti termoplastičnih materijala, uključujući malu težinu, superiornu čvrstoću, otpornost na koroziju, fleksibilnost dizajna i odlična mehanička svojstva. Ova svojstva su kritična za osiguranje izdržljivosti i pouzdanosti ležišta za baterije. Osim toga, sistem hlađenja u termoplastičnom baterijskom paketu igra vitalnu ulogu u održavanju performansi baterije, produženju njenog vijeka trajanja i osiguravanju sigurnog rada. Efikasan sistem upravljanja toplotom osigurava da se baterija održava u željenom temperaturnom opsegu u svim radnim uslovima, čime se povećava efikasnost i sigurnost baterije.

Kao tehnologiju koja omogućava brzo punjenje, Kautex demonstrira implementaciju dvofaznog imersionog hlađenja, gdje se vučna ćelija koristi kao isparivač u procesu hlađenja. Dvofazno uranjajuće hlađenje postiže izuzetno visoku brzinu prijenosa topline od 3400 W/m^2*K uz maksimalnu ujednačenost temperature unutar baterijskog paketa pri optimalnoj radnoj temperaturi baterije. Kao rezultat toga, sistem upravljanja toplinom baterije može sigurno i trajno upravljati toplinskim opterećenjem pri brzinama punjenja iznad 6C. Performanse hlađenja dvofaznog uranjajućeg hlađenja također mogu uspješno inhibirati širenje topline unutar termoplastične kompozitne baterije, dok uvedeno dvofazno uranjajuće hlađenje raspršuje toplinu u okolinu do 30°C. Termalni ciklus je reverzibilan, što omogućava efikasno zagrevanje baterije u hladnim ambijentalnim uslovima. Implementacija prijenosa topline protočnog ključanja osigurava konstantan visok prijenos topline bez kolapsa mjehurića pare i naknadnog oštećenja kavitacije.

U Kautexovom konceptu direktnog dvofaznog hlađenja potapanjem, tekućina je u direktnom kontaktu sa ćelijama baterije unutar kućišta baterije, što je ekvivalentno isparivaču u ciklusu rashladnog sredstva. Potapanjem ćelije se maksimalno koristi površina ćelije za prenos toplote, dok konstantno isparavanje fluida, tj. promena faze, obezbeđuje maksimalnu ujednačenost temperature. Šema je prikazana na slici 2.

Slika 2 Princip rada dvofaznog uranjajućeg hlađenja

Ideja integracije svih potrebnih komponenti za distribuciju fluida direktno u termoplastično, neprovodljivo kućište baterije obećava održivi pristup. Kada su kućište baterije i ležište baterije napravljeno od istog materijala, mogu se zavariti zajedno radi strukturalne stabilnosti dok eliminišu potrebu za materijalima za kapsuliranje i pojednostavljuju proces recikliranja.

Istraživanja su pokazala da dvofazna metoda hlađenja potapanjem koristeći SF33 rashladnu tečnost pokazuje superiorne mogućnosti odvođenja topline u prijenosu topline baterije. Ovaj sistem je održavao temperaturu baterije u rasponu od 34-35°C u svim uslovima ispitivanja, pokazujući odličnu ujednačenost temperature. rashladne tečnosti kao što je SF33 su kompatibilne sa većinom metala, plastike i elastomera i neće oštetiti termoplastične materijale kućišta baterije.

Slika 3 Eksperiment mjerenja prijenosa topline baterije [1]

Pored toga, eksperimentalna studija je upoređivala različite strategije hlađenja kao što su prirodna konvekcija, prisilna konvekcija i tečno hlađenje sa SF33 rashladnom tečnošću, a rezultati su pokazali da je dvofazni sistem hlađenja uronjanjem bio veoma efikasan u održavanju temperature ćelije baterije.
Sve u svemu, dvofazni sistem za hlađenje potapanjem pruža efikasno i ujednačeno rješenje za hlađenje baterija za električna vozila i druge aplikacije koje zahtijevaju skladištenje energije, što pomaže u poboljšanju trajnosti i sigurnosti baterije.