열가소성 복합 배터리 트레이는 신에너지 자동차 분야의 핵심 기술로 자리잡고 있습니다. 이러한 트레이에는 경량, 뛰어난 강도, 내부식성, 설계 유연성, 우수한 기계적 특성 등 열가소성 소재의 많은 장점이 통합되어 있습니다. 이러한 특성은 배터리 트레이의 내구성과 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다. 또한 열가소성 배터리 팩의 냉각 시스템은 배터리 성능을 유지하고 수명을 연장하며 안전한 작동을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 효과적인 열 관리 시스템은 모든 작동 조건에서 배터리가 원하는 온도 범위 내에서 유지되도록 보장하여 배터리 효율과 안전성을 높입니다.
고속 충전을 가능하게 하는 기술인 Kautex는 견인 셀이 냉각 과정에서 증발기로 사용되는 2단계 침지 냉각 구현을 시연합니다. 2단계 침지 냉각은 3400W/m^2*K의 매우 높은 열 전달률을 달성하는 동시에 최적의 배터리 작동 온도에서 배터리 팩 내 온도 균일성을 극대화합니다. 결과적으로 배터리 열 관리 시스템은 6C 이상의 충전 속도에서 열 부하를 안전하고 영구적으로 관리할 수 있습니다. 2단계 침지 냉각의 냉각 성능은 열가소성 복합 배터리 쉘 내에서 열 전파를 성공적으로 억제할 수 있는 반면, 도입된 2단계 침지 냉각은 최대 30°C의 환경으로 열을 방출합니다. 열 주기는 가역적이므로 추운 주변 조건에서 배터리를 효율적으로 가열할 수 있습니다. 유동 비등 열 전달을 구현하면 증기 기포 붕괴 및 그에 따른 캐비테이션 손상 없이 지속적으로 높은 열 전달이 보장됩니다.
Kautex의 직접 2단계 침수 냉각 개념에서 유체는 배터리 하우징 내부의 배터리 셀과 직접 접촉하며 이는 냉매 사이클의 증발기와 동일합니다. 셀 침수는 열 전달을 위한 셀 표면적 사용을 최대화하는 반면, 유체의 지속적인 증발, 즉 상 변화는 최대 온도 균일성을 보장합니다. 회로도는 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 2상 침지 냉각 작동 원리
유체 분배에 필요한 모든 구성 요소를 열가소성 비전도성 배터리 쉘에 직접 통합한다는 아이디어는 지속 가능한 접근 방식을 약속합니다. 배터리 쉘과 배터리 트레이가 동일한 재질로 만들어지면 구조적 안정성을 위해 함께 용접될 수 있으며, 캡슐화 재료가 필요 없고 재활용 과정이 단순화됩니다.
연구 결과에 따르면 SF33 냉각수를 사용하는 2단계 침수 냉각 방식은 배터리 열 전달에 있어 탁월한 방열 성능을 보이는 것으로 나타났습니다. 이 시스템은 모든 테스트 조건에서 배터리 온도를 34~35°C 범위로 유지하여 뛰어난 온도 균일성을 보여주었습니다. SF33과 같은 냉각수는 대부분의 금속, 플라스틱 및 탄성중합체와 호환되며 열가소성 배터리 케이스 재료를 손상시키지 않습니다.
그림 3 배터리 팩 열전달 측정 실험 [1]
또한 실험 연구에서는 SF33 냉각수를 이용한 자연 대류, 강제 대류, 액체 냉각 등 다양한 냉각 전략을 비교한 결과, 2단계 침지 냉각 시스템이 배터리 셀 온도 유지에 매우 효과적인 것으로 나타났습니다.
전반적으로 2단계 침수 냉각 시스템은 전기 자동차 및 에너지 저장이 필요한 기타 응용 분야에 효율적이고 균일한 배터리 냉각 솔루션을 제공하여 배터리 내구성과 안전성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
게시 시간: 2024년 10월 14일