【Technology-cooperativo】 Sistema de resfriamento de imersão em duas fases para bandejas de bateria termoplásticas

As bandejas de bateria composta termoplástica estão se tornando uma tecnologia essencial no novo setor de veículos energéticos. Tais bandejas incorporam muitas das vantagens de materiais termoplásticos, incluindo peso leve, resistência superior, resistência à corrosão, flexibilidade do projeto e excelentes propriedades mecânicas. Essas propriedades são fundamentais para garantir a durabilidade e a confiabilidade das bandejas de bateria. Além disso, o sistema de refrigeração em uma bateria termoplástica desempenha um papel vital na manutenção do desempenho da bateria, prolongando sua vida útil e garantir uma operação segura. Um sistema de gerenciamento térmico eficaz garante que a bateria seja mantida dentro da faixa de temperatura desejada em todas as condições operacionais, aumentando assim a eficiência e a segurança da bateria.

Como uma tecnologia habilitadora para carregamento rápido, o Kautex demonstra a implementação do resfriamento de imersão em duas fases, onde a célula de tração é usada como evaporador no processo de resfriamento. O resfriamento de imersão em duas fases atinge uma taxa de transferência de calor extremamente alta de 3400 W/m^2*K, maximizando a uniformidade da temperatura dentro da bateria na temperatura ideal de operação da bateria. Como resultado, o sistema de gerenciamento térmico da bateria pode gerenciar com segurança e permanentemente cargas térmicas a taxas de carregamento acima de 6c. O desempenho de resfriamento do resfriamento de imersão em duas fases também pode inibir com sucesso a propagação de calor dentro da casca de bateria composta termoplástica, enquanto o resfriamento de imersão em duas fases introduzido dissipa o calor no ambiente de até 30 ° C. O ciclo térmico é reversível, permitindo um aquecimento eficiente da bateria em condições ambientais frias. A implementação da transferência de calor de ebulição do fluxo garante uma transferência constante de alta calor sem colapso da bolha de vapor e subsequente dano de cavitação.

No conceito direto de resfriamento de imersão em duas fases da Kautex, o fluido está em contato direto com as células da bateria dentro do alojamento da bateria, o que é equivalente a um evaporador em um ciclo de refrigerante. A imersão celular maximiza o uso da área da superfície celular para transferência de calor, enquanto a evaporação constante do fluido, ou seja, a mudança de fase, garante a uniformidade máxima da temperatura. O esquema é mostrado na Figura 2.

Fig. 2 Princípio da operação de resfriamento de imersão em duas fases

A idéia de integrar todos os componentes necessários para a distribuição de fluidos diretamente em uma casca de bateria termoplástica e não condutora promete ser uma abordagem sustentável. Quando a casca da bateria e a bandeja da bateria são feitas do mesmo material, elas podem ser soldadas para estabilidade estrutural, eliminando a necessidade de materiais de encapsulamento e simplificando o processo de reciclagem.

Estudos mostraram que um método de resfriamento de imersão em duas fases usando o refrigerante SF33 demonstra recursos superiores de dissipação de calor na transferência de calor da bateria. Esse sistema manteve as temperaturas da bateria na faixa de 34-35 ° C em todas as condições de teste, demonstrando excelente uniformidade de temperatura. Os refrigerantes como o SF33 são compatíveis com a maioria dos metais, plásticos e elastômeros e não danificam os materiais da caixa de bateria termoplásticos.

Fig. 3 Experiência de medição de transferência de calor da bateria [1]

Além disso, o estudo experimental comparou diferentes estratégias de resfriamento, como convecção natural, convecção forçada e resfriamento líquido com refrigerante SF33, e os resultados mostraram que o sistema de resfriamento de imersão em duas fases foi muito eficaz na manutenção da temperatura das células da bateria.
No geral, o sistema de resfriamento de imersão em duas fases fornece uma solução de resfriamento de bateria eficiente e uniforme para veículos elétricos e outras aplicações que requerem armazenamento de energia, o que ajuda a melhorar a durabilidade e a segurança da bateria.