【เทคโนโลยี-ความร่วมมือ】 ระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสสำหรับถาดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติก

ถาดแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกกำลังกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญในภาคยานยนต์พลังงานใหม่ ถาดดังกล่าวมีข้อดีหลายประการของวัสดุเทอร์โมพลาสติก เช่น น้ำหนักเบา ความแข็งแรงที่เหนือกว่า ความต้านทานการกัดกร่อน ความยืดหยุ่นในการออกแบบ และคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความทนทานและความน่าเชื่อถือของถาดแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ระบบระบายความร้อนในชุดแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกยังมีบทบาทสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ยืดอายุการใช้งาน และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัย ระบบการจัดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพช่วยให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะคงอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ต้องการภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่

ในฐานะเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานสำหรับการชาร์จที่รวดเร็ว Kautex สาธิตการใช้งานการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟส โดยที่เซลล์ฉุดถูกใช้เป็นเครื่องระเหยในกระบวนการทำความเย็น การทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสทำให้มีอัตราการถ่ายเทความร้อนที่สูงมากถึง 3400 W/m^2*K ในขณะที่เพิ่มความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในชุดแบตเตอรี่ให้สูงสุดที่อุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุด ด้วยเหตุนี้ ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่จึงสามารถจัดการโหลดความร้อนได้อย่างปลอดภัยและถาวรที่อัตราการชาร์จที่สูงกว่า 6C ประสิทธิภาพการทำความเย็นของการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสยังสามารถยับยั้งการแพร่กระจายความร้อนภายในเปลือกแบตเตอรี่คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกได้สำเร็จ ในขณะที่การทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสที่แนะนำจะกระจายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้สูงถึง 30°C วงจรความร้อนสามารถย้อนกลับได้ ช่วยให้สามารถทำความร้อนแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่เย็น การใช้การถ่ายเทความร้อนแบบเดือดแบบไหลทำให้แน่ใจได้ว่ามีการถ่ายเทความร้อนสูงอย่างต่อเนื่อง โดยไม่เกิดการยุบตัวของฟองไอและทำให้เกิดความเสียหายต่อโพรงอากาศตามมา

ในแนวคิดการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสโดยตรงของ Kautex ของเหลวจะสัมผัสโดยตรงกับเซลล์แบตเตอรี่ภายในตัวเรือนแบตเตอรี่ ซึ่งเทียบเท่ากับเครื่องระเหยในวงจรสารทำความเย็น การแช่เซลล์ช่วยเพิ่มการใช้พื้นที่ผิวของเซลล์ในการถ่ายเทความร้อน ในขณะที่การระเหยของของไหลอย่างต่อเนื่อง เช่น การเปลี่ยนเฟส ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอุณหภูมิที่สม่ำเสมอสูงสุด แผนผังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 หลักการทำงานของการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟส

แนวคิดในการบูรณาการส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการกระจายของเหลวลงในเปลือกแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติกที่ไม่นำไฟฟ้าโดยตรงสัญญาว่าจะเป็นแนวทางที่ยั่งยืน เมื่อเปลือกแบตเตอรี่และถาดแบตเตอรี่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน ก็สามารถเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อความเสถียรของโครงสร้าง ในขณะเดียวกันก็ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุห่อหุ้มและทำให้กระบวนการรีไซเคิลง่ายขึ้น

การศึกษาพบว่าวิธีการทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสโดยใช้สารหล่อเย็น SF33 แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกระจายความร้อนที่เหนือกว่าในการถ่ายเทความร้อนของแบตเตอรี่ ระบบนี้รักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วง 34-35°C ภายใต้สภาวะการทดสอบทั้งหมด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม สารหล่อเย็น เช่น SF33 เข้ากันได้กับโลหะ พลาสติก และอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่ และจะไม่สร้างความเสียหายให้กับวัสดุกล่องแบตเตอรี่เทอร์โมพลาสติก

รูปที่ 3 การทดลองวัดการถ่ายเทความร้อนของแบตเตอรี่ [1]

นอกจากนี้ การศึกษาเชิงทดลองได้เปรียบเทียบกลยุทธ์การทำความเย็นที่แตกต่างกัน เช่น การพาความร้อนตามธรรมชาติ การพาความร้อนแบบบังคับ และการทำความเย็นด้วยของเหลวด้วยสารหล่อเย็น SF33 และผลการวิจัยพบว่าระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสมีประสิทธิภาพมากในการรักษาอุณหภูมิของเซลล์แบตเตอรี่
โดยรวมแล้ว ระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสมอบโซลูชันการระบายความร้อนแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและการใช้งานอื่น ๆ ที่ต้องการกักเก็บพลังงาน ซึ่งช่วยปรับปรุงความทนทานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่