【Technology-Cooperative】 Dvofazni sustav hlađenja uranjanjem za termoplastične baterije

Termoplastične kompozitne police za baterije postaju ključna tehnologija u sektoru novih energetskih vozila. Takve ladice uključuju mnoge prednosti termoplastičnih materijala, uključujući malu težinu, vrhunsku čvrstoću, otpornost na koroziju, fleksibilnost dizajna i izvrsna mehanička svojstva. Ova su svojstva ključna za osiguravanje trajnosti i pouzdanosti baterijskih polica. Osim toga, sustav hlađenja u termoplastičnom paketu baterija igra vitalnu ulogu u održavanju performansi baterije, produljenju njezinog vijeka trajanja i osiguravanju sigurnog rada. Učinkovit sustav upravljanja toplinom osigurava da se baterija održava unutar željenog raspona temperature u svim radnim uvjetima, čime se povećava učinkovitost i sigurnost baterije.

Kao tehnologiju koja omogućuje brzo punjenje, Kautex demonstrira implementaciju dvofaznog hlađenja uranjanjem, gdje se vučna ćelija koristi kao isparivač u procesu hlađenja. Dvofazno hlađenje uranjanjem postiže izuzetno visoku stopu prijenosa topline od 3400 W/m^2*K uz maksimalnu ujednačenost temperature unutar baterije pri optimalnoj radnoj temperaturi baterije. Kao rezultat toga, sustav upravljanja toplinom baterije može sigurno i trajno upravljati toplinskim opterećenjima pri brzinama punjenja iznad 6C. Učinkovitost hlađenja dvofaznog uronjenog hlađenja također može uspješno spriječiti širenje topline unutar termoplastične kompozitne ljuske baterije, dok uvedeno dvofazno uronjeno hlađenje rasipa toplinu u okolinu do 30°C. Termalni ciklus je reverzibilan, što omogućuje učinkovito zagrijavanje baterije u hladnim uvjetima okoline. Implementacija protoka kipućeg prijenosa topline osigurava konstantno visok prijenos topline bez kolapsa mjehurića pare i naknadnog oštećenja uzrokovanog kavitacijom.

U Kautexovom konceptu izravnog dvofaznog hlađenja uranjanjem, tekućina je u izravnom kontaktu s baterijskim ćelijama unutar kućišta baterije, što je ekvivalentno isparivaču u ciklusu rashladnog sredstva. Uranjanje ćelija maksimalno iskorištava površinu stanice za prijenos topline, dok konstantno isparavanje tekućine, odnosno promjena faza, osigurava maksimalnu ujednačenost temperature. Shema je prikazana na slici 2.

Slika 2. Princip rada dvofaznog hlađenja uranjanjem

Ideja integriranja svih potrebnih komponenti za distribuciju tekućine izravno u termoplastično, nevodljivo kućište baterije obećava da će biti održiv pristup. Kada su kućište baterije i ladica za bateriju izrađeni od istog materijala, mogu se zavariti zajedno radi strukturalne stabilnosti dok se eliminira potreba za materijalima za kapsuliranje i pojednostavljuje proces recikliranja.

Studije su pokazale da dvofazna metoda hlađenja uranjanjem pomoću SF33 rashladne tekućine pokazuje superiorne sposobnosti rasipanja topline u prijenosu topline baterije. Ovaj je sustav održavao temperaturu baterije u rasponu od 34-35°C u svim uvjetima ispitivanja, pokazujući izvrsnu ujednačenost temperature. rashladna sredstva kao što je SF33 kompatibilna su s većinom metala, plastike i elastomera i neće oštetiti termoplastične materijale kućišta baterije.

Slika 3 Eksperiment mjerenja prijenosa topline baterije [1]

Osim toga, eksperimentalna studija uspoređivala je različite strategije hlađenja kao što su prirodna konvekcija, prisilna konvekcija i hlađenje tekućinom s rashladnom tekućinom SF33, a rezultati su pokazali da je dvofazni sustav hlađenja uranjanjem bio vrlo učinkovit u održavanju temperature baterije.
Sveukupno, dvofazni sustav hlađenja uranjanjem pruža učinkovito i jedinstveno rješenje za hlađenje baterije za električna vozila i druge aplikacije koje zahtijevaju pohranu energije, što pomaže u poboljšanju trajnosti i sigurnosti baterije.