【Tecnoloxía-Cooperativa】 Sistema de refrixeración de inmersión bifásica para bandexas de baterías termoplásticas

As bandexas de baterías de compostos termoplásticos están a converterse nunha tecnoloxía clave no sector dos vehículos de nova enerxía. Tales bandexas incorporan moitas das vantaxes dos materiais termoplásticos, incluíndo peso lixeiro, resistencia superior, resistencia á corrosión, flexibilidade de deseño e excelentes propiedades mecánicas. Estas propiedades son fundamentais para garantir a durabilidade e fiabilidade das bandexas da batería. Ademais, o sistema de refrixeración dunha batería termoplástica xoga un papel fundamental para manter o rendemento da batería, prolongar a súa vida útil e garantir un funcionamento seguro. Un sistema de xestión térmica eficaz garante que a batería se manteña dentro do rango de temperatura desexado en todas as condicións de funcionamento, aumentando así a eficiencia e a seguridade da batería.

Como tecnoloxía habilitante para a carga rápida, Kautex demostra a implementación do arrefriamento por inmersión de dúas fases, onde a célula de tracción utilízase como evaporador no proceso de arrefriamento. O arrefriamento por inmersión de dúas fases consegue unha taxa de transferencia de calor extremadamente alta de 3400 W/m^2*K ao tempo que maximiza a uniformidade da temperatura dentro da batería á temperatura óptima de funcionamento da batería. Como resultado, o sistema de xestión térmica da batería pode xestionar de forma segura e permanente as cargas térmicas a taxas de carga superiores a 6ºC. O rendemento de arrefriamento do arrefriamento por inmersión de dúas fases tamén pode inhibir con éxito a propagación da calor dentro da carcasa da batería composta termoplástica, mentres que o arrefriamento por inmersión bifásico introducido disipa a calor no ambiente ata 30 °C. O ciclo térmico é reversible, o que permite un quecemento eficiente da batería en condicións de ambiente frío. A implementación do fluxo de transferencia de calor en ebulición garante unha alta transferencia de calor constante sen colapso das burbullas de vapor e danos posteriores por cavitación.

No concepto de refrixeración por inmersión directa de dúas fases de Kautex, o fluído está en contacto directo coas células da batería dentro da carcasa da batería, o que é equivalente a un evaporador nun ciclo de refrixerante. A inmersión celular maximiza o uso da superficie celular para a transferencia de calor, mentres que a evaporación constante do fluído, é dicir, o cambio de fase, garante a máxima uniformidade da temperatura. O esquema móstrase na figura 2.

Fig. 2 Principio de funcionamento do arrefriamento por inmersión bifásica

A idea de integrar todos os compoñentes necesarios para a distribución de fluídos directamente nunha carcasa de batería termoplástica e non condutora promete ser un enfoque sostible. Cando a carcasa da batería e a bandexa da batería están feitas do mesmo material, pódense soldar entre si para obter estabilidade estrutural, eliminando a necesidade de materiais de encapsulamento e simplificando o proceso de reciclaxe.

Os estudos demostraron que un método de refrixeración por inmersión de dúas fases que usa refrixerante SF33 demostra capacidades superiores de disipación de calor na transferencia de calor da batería. Este sistema mantivo a temperatura da batería no rango de 34-35 °C en todas as condicións de proba, demostrando unha excelente uniformidade de temperatura. Os refrixerantes como o SF33 son compatibles coa maioría dos metais, plásticos e elastómeros e non danarán os materiais termoplásticos da caixa da batería.

Fig. 3 Experimento de medición de transferencia de calor da batería [1]

Ademais, o estudo experimental comparou diferentes estratexias de refrixeración, como a convección natural, a convección forzada e o arrefriamento líquido con refrixerante SF33, e os resultados mostraron que o sistema de refrixeración de inmersión de dúas fases era moi eficaz para manter a temperatura da pila da batería.
En xeral, o sistema de refrixeración de inmersión de dúas fases ofrece unha solución de arrefriamento da batería eficiente e uniforme para vehículos eléctricos e outras aplicacións que requiren almacenamento de enerxía, o que axuda a mellorar a durabilidade e a seguridade da batería.