【تکنولوژی-تعاون】 سیستم خنک کننده غوطه وری دو فاز برای سینی های باتری ترموپلاستیک

سینی های باتری کامپوزیت ترموپلاستیک در حال تبدیل شدن به یک فناوری کلیدی در بخش خودروهای انرژی جدید است. چنین سینی هایی دارای بسیاری از مزایای مواد ترموپلاستیک از جمله وزن سبک، استحکام برتر، مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف پذیری طراحی و خواص مکانیکی عالی هستند. این ویژگی ها برای اطمینان از دوام و قابلیت اطمینان سینی های باتری بسیار مهم هستند. علاوه بر این، سیستم خنک کننده در بسته باتری ترموپلاستیک نقش حیاتی در حفظ عملکرد باتری، افزایش عمر آن و اطمینان از عملکرد ایمن دارد. یک سیستم مدیریت حرارتی موثر تضمین می کند که باتری در تمام شرایط عملیاتی در محدوده دمایی مورد نظر قرار می گیرد و در نتیجه کارایی و ایمنی باتری را افزایش می دهد.

به عنوان یک فناوری توانمند برای شارژ سریع، Kautex اجرای خنک کننده غوطه وری دو فازی را نشان می دهد، جایی که سلول کششی به عنوان اواپراتور در فرآیند خنک سازی استفاده می شود. خنک کننده غوطه ور دو فاز به سرعت انتقال حرارت بسیار بالا 3400 W/m^2*K دست می یابد و در عین حال یکنواختی دما را در بسته باتری در دمای کارکرد بهینه باتری به حداکثر می رساند. در نتیجه، سیستم مدیریت حرارتی باتری می تواند به طور ایمن و دائمی بارهای حرارتی را با نرخ شارژ بالای 6 درجه سانتیگراد مدیریت کند. عملکرد خنک‌کننده خنک‌کننده غوطه‌وری دو فازی همچنین می‌تواند با موفقیت از انتشار گرما در پوسته باتری کامپوزیت گرمانرم جلوگیری کند، در حالی که خنک‌کننده غوطه‌وری دو فازی معرفی‌شده گرما را تا دمای 30 درجه سانتی‌گراد در محیط پخش می‌کند. چرخه حرارتی برگشت پذیر است و امکان گرم کردن کارآمد باتری را در شرایط محیطی سرد فراهم می کند. اجرای انتقال حرارت جریان جوش، انتقال حرارت بالا و ثابت را بدون فروپاشی حباب بخار و آسیب حفره‌ای متعاقب آن تضمین می‌کند.

در مفهوم خنک کننده مستقیم غوطه وری دو فاز کاوتکس، سیال در تماس مستقیم با سلول های باتری داخل محفظه باتری است که معادل یک اواپراتور در چرخه مبرد است. غوطه وری سلول، استفاده از سطح سلول را برای انتقال حرارت به حداکثر می رساند، در حالی که تبخیر مداوم سیال، یعنی تغییر فاز، حداکثر یکنواختی دما را تضمین می کند. شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2 اصل عملکرد خنک کننده غوطه وری دو فاز

ایده ادغام تمام اجزای لازم برای توزیع سیال به طور مستقیم در یک پوسته باتری ترموپلاستیک و غیر رسانا، یک رویکرد پایدار را نوید می دهد. هنگامی که پوسته باتری و سینی باتری از یک ماده ساخته می شوند، می توان آنها را برای پایداری ساختاری به هم جوش داد و در عین حال نیاز به مواد کپسوله سازی را از بین برد و فرآیند بازیافت را ساده کرد.

مطالعات نشان داده‌اند که روش خنک‌کننده غوطه‌وری دو فازی با استفاده از خنک‌کننده SF33، قابلیت‌های اتلاف حرارت برتر را در انتقال حرارت باتری نشان می‌دهد. این سیستم دمای باتری را در محدوده 34-35 درجه سانتیگراد تحت تمام شرایط آزمایش حفظ کرد و یکنواختی درجه حرارت عالی را نشان داد. خنک‌کننده‌هایی مانند SF33 با اکثر فلزات، پلاستیک‌ها و الاستومرها سازگار هستند و به مواد قاب باتری ترموپلاستیک آسیب نمی‌رسانند.

شکل 3 آزمایش اندازه گیری انتقال حرارت بسته باتری [1]

علاوه بر این، مطالعه تجربی استراتژی‌های خنک‌کننده مختلف مانند همرفت طبیعی، همرفت اجباری و خنک‌کننده مایع را با خنک‌کننده SF33 مقایسه کرد و نتایج نشان داد که سیستم خنک‌کننده غوطه‌وری دو فازی در حفظ دمای سلول باتری بسیار مؤثر است.
به طور کلی، سیستم خنک کننده غوطه وری دو فاز یک راه حل خنک کننده باتری کارآمد و یکنواخت را برای وسایل نقلیه الکتریکی و سایر کاربردهایی که نیاز به ذخیره انرژی دارند، ارائه می دهد که به بهبود دوام و ایمنی باتری کمک می کند.