【Sistema de refrigeració d’immersió en dos fases de tecnologia per a safates de bateries termoplàstiques

Les safates de bateries compostes termoplàstiques s’estan convertint en una tecnologia clau en el nou sector del vehicle energètic. Aquestes safates incorporen molts dels avantatges dels materials termoplàstics, com ara pes lleuger, resistència superior, resistència a la corrosió, flexibilitat del disseny i excel·lents propietats mecàniques. Aquestes propietats són fonamentals per garantir la durabilitat i la fiabilitat de les safates de bateries. A més, el sistema de refrigeració en una bateria termoplàstica té un paper vital en el manteniment del rendiment de la bateria, ampliant la seva vida i garantint un funcionament segur. Un sistema eficaç de gestió tèrmica garanteix que la bateria es manté dins del rang de temperatura desitjat en totes les condicions de funcionament, augmentant així la seguretat i la seguretat de la bateria.

Com a tecnologia habilitant per a la càrrega ràpida, Kautex demostra la implementació de refrigeració d’immersió en dues fases, on la cel·la de tracció s’utilitza com a evaporador en el procés de refrigeració. El refredament d’immersió en dues fases aconsegueix una velocitat de transferència de calor extremadament elevada de 3400 W/M^2*K, alhora que maximitza la uniformitat de temperatura dins de la bateria a la temperatura òptima de funcionament de la bateria. Com a resultat, el sistema de gestió tèrmica de la bateria pot gestionar de manera segura i permanent les càrregues tèrmiques a les taxes de càrrega superiors als 6 ºC. El rendiment de refrigeració del refredament d’immersió en dues fases també pot inhibir amb èxit la propagació de la calor dins de la closca de la bateria composta termoplàstica, mentre que el refredament d’immersió en dues fases introduït dissipa la calor al medi fins a 30 ° C. El cicle tèrmic és reversible, permetent un escalfament eficient de la bateria en condicions ambientals en fred. La implementació de la transferència de calor en ebullició de flux garanteix una transferència de calor constant sense col·lapse de bombolles de vapor i posteriors danys de cavitació.

En el concepte directe de refrigeració d’immersió directa de Kautex, el fluid està en contacte directe amb les cèl·lules de la bateria dins de la carcassa de la bateria, que equival a un evaporador en un cicle de refrigerant. La immersió cel·lular maximitza l’ús de la superfície cel·lular per a la transferència de calor, mentre que l’evaporació constant del fluid, el canvi de fase IE, garanteix la màxima uniformitat de la temperatura. L’esquema es mostra a la figura 2.

Fig. 2 Principi de funcionament del refredament d’immersió en dues fases

La idea d’integrar tots els components necessaris per a la distribució de líquids directament en un shell termoplàstic i no conductor de la bateria promet ser un enfocament sostenible. Quan la closca de la bateria i la safata de la bateria estan fetes del mateix material, es poden soldar junts per a una estabilitat estructural alhora que eliminen la necessitat de materials d’encapsulació i simplifiquen el procés de reciclatge.

Els estudis han demostrat que un mètode de refrigeració d’immersió en dues fases mitjançant refrigerant SF33 demostra capacitats superiors de dissipació de calor en la transferència de calor de la bateria. Aquest sistema va mantenir les temperatures de la bateria en el rang de 34-35 ° C en totes les condicions de prova, demostrant una uniformitat de temperatura excel·lent. Els refrigerants com SF33 són compatibles amb la majoria de metalls, plàstics i elastòmers i no danyaran els materials de la bateria termoplàstica.

Fig. 3 Experiment de mesurament de la transferència de calor del paquet de bateries [1]

A més, l’estudi experimental va comparar diferents estratègies de refrigeració com la convecció natural, la convecció forçada i el refredament de líquids amb refrigerant SF33, i els resultats van demostrar que el sistema de refrigeració d’immersió en dues fases era molt eficaç per mantenir la temperatura de la cèl·lula de la bateria.
En general, el sistema de refrigeració d’immersió en dues fases proporciona una solució eficient i uniforme de refrigeració de bateries per a vehicles elèctrics i altres aplicacions que requereixen emmagatzematge d’energia, cosa que ajuda a millorar la durabilitat i la seguretat de la bateria.