【טכנולוגי-שיתוף פעולה】 מערכת קירור טבילה דו-פאזית למגשי סוללה תרמופלסטיים

מגשי סוללה מורכבים תרמופלסטיים הופכים לטכנולוגיית מפתח בתחום רכב האנרגיה החדש. מגשים כאלה משלבים רבים מהיתרונות של חומרים תרמופלסטיים, כולל משקל קל, חוזק מעולה, עמידות בפני קורוזיה, גמישות תכנון ותכונות מכניות מעולות. מאפיינים אלה הם קריטיים כדי להבטיח את העמידות והאמינות של מגשי הסוללה. בנוסף, מערכת הקירור בחבילת סוללה תרמופלסטית ממלאת תפקיד חיוני בשמירה על ביצועי הסוללה, בהרחבת חייו והבטחת פעולה בטוחה. מערכת ניהול תרמית יעילה מבטיחה כי הסוללה נשמרת בטווח הטמפרטורות הרצוי בכל תנאי ההפעלה, ובכך מגדילה את היעילות והבטיחות של הסוללה.

כטכנולוגיה המאפשרת לטעינה מהירה, Kautex מדגימה את יישום קירור טבילה דו-פאזי, כאשר תא המתיחה משמש כמאייד בתהליך הקירור. קירור טבילה דו-פאזי משיג קצב העברת חום גבוה במיוחד של 3400 W/m^2*K תוך מקסום אחידות הטמפרטורה בתוך חבילת הסוללה בטמפרטורת ההפעלה האופטימלית של הסוללה. כתוצאה מכך, מערכת הניהול התרמית של הסוללה יכולה לנהל עומסים תרמיים בבטחה ובצמיתות בשיעורי טעינה מעל 6C. ביצועי הקירור של קירור טבילה דו-פאזי יכולים גם לעכב בהצלחה את התפשטות החום בתוך מעטפת הסוללה המורכבת התרמופלסטית, ואילו קירור הטבילה הדו-פאזי שהוצג מפזר חום לסביבה עד 30 מעלות צלזיוס. המחזור התרמי הוא הפיך, ומאפשר חימום יעיל של הסוללה בתנאי הסביבה הקרה. יישום העברת חום רותחת זרימה מבטיח העברת חום גבוהה קבועה ללא קריסת בועת אדים ונזק לאחר מכן.

במושג קירור הטבילה הדו-פאזי הישיר של Kautex, הנוזל נמצא במגע ישיר עם תאי הסוללה בתוך בית הסוללה, השווה למאייד במחזור קירור. טבילה תאים ממקסמת את השימוש בשטח הפנים של התא להעברת חום, ואילו אידוי מתמיד של הנוזל, כלומר שינוי שלב, מבטיח אחידות טמפרטורה מקסימאלית. הסכמטי מוצג באיור 2.

איור 2 עקרון הפעולה של קירור טבילה דו-פאזי

הרעיון לשלב את כל הרכיבים הדרושים להפצת נוזלים ישירות במעטפת סוללה תרמופלסטית ולא מוליכה מבטיחה להיות גישה בת-קיימא. כאשר מעטפת הסוללה ומגש הסוללה עשויים מאותו חומר, ניתן לרתך אותם יחד ליציבות מבנית תוך ביטול הצורך בחומרי אנקפסולציה ולפישוט תהליך המיחזור.

מחקרים הראו כי שיטת קירור טבילה דו-פאזית באמצעות נוזל קירור SF33 מדגימה יכולות פיזור חום מעולות בהעברת חום הסוללה. מערכת זו שמרה על טמפרטורות הסוללה בטווח 34-35 מעלות צלזיוס בכל תנאי הבדיקה, והדגימה אחידות טמפרטורה מעולה. נוזלות קירור כמו SF33 תואמות את מרבית המתכות, הפלסטיקה והאלסטומרים, ולא יפגעו בחומרי מארז סוללה תרמופלסטיים.

איור 3 ניסוי מדידת העברת חום חבילת סוללה [1]

בנוסף, המחקר הניסוי השווה בין אסטרטגיות קירור שונות כמו הסעה טבעית, הסעה מאולצת וקירור נוזלי עם נוזל קירור SF33, והתוצאות הראו שמערכת קירור הטבילה הדו-פאזית הייתה יעילה מאוד בשמירה על טמפרטורת תאי הסוללה.
בסך הכל, מערכת קירור הטבילה הדו-פאזית מספקת תמיסת קירור סוללות יעילה ואחידה לרכבים חשמליים ויישומים אחרים הדורשים אחסון אנרגיה, המסייע בשיפור עמידות הסוללה ובטיחות.