Cuatro tecnologías de refrigeración para sistemas de gestión térmica de baterías

Como producto indispensable en nuestras vidas, las baterías de iones de litio se encuentran en todo, desde teléfonos móviles hasta computadoras y vehículos eléctricos.En comparación con los chips que generan más calor en los productos electrónicos, el componente de calefacción de los vehículos eléctricos es la batería.Por lo tanto, la investigación sobre el poder tecnología de gestión térmica de la batería Es uno de los proyectos más importantes para los fabricantes de baterías y las empresas de automóviles.

La forma más primitiva de tecnología de disipación de calor es la disipación de calor del aire, y la disipación de calor del aire se divide en dos tipos: disipación de calor activa y disipación de calor pasiva.Independientemente de la forma de disipación de calor, utiliza aire para eliminar el calor.La disipación pasiva de calor es relativamente simple.Proporciona principalmente entradas de aire, rutas de ventilación y salidas de aire.Cuando el vehículo está en marcha, el aire entra en contacto con la batería para quitarle calor.

Sin embargo, la mayor desventaja de la disipación pasiva de calor es que la eficiencia de disipación de calor es insuficiente.Una vez que aumenta la potencia de entrada/salida de la batería, lo que genera una mayor generación de calor, el efecto de disipación de calor es mínimo.Otro ejemplo es ¿cómo disipar el calor cuando el vehículo no está en marcha durante la carga?Por lo tanto, la disipación de calor activa aumenta el flujo de aire a través de ventiladores y otros equipos para mejorar el flujo de aire y la disipación de calor.

que es mejor que disipación de calor del aire es la tecnología de refrigeración líquida.La energía de la batería se intercambia de calor a través de tubos de refrigerante distribuidos en el interior o en la superficie de la batería, lo que hace que la disipación del calor sea más eficiente.La refrigeración líquida disipa el calor colocando tuberías de refrigerante o placas de refrigeración (con refrigerante en el interior) directamente dentro de la batería y luego haciendo fluir el refrigerante a través de los componentes relevantes para eliminar el calor dentro de la batería.

Sin embargo, la clave para disipación de calor de refrigeración líquida También es un punto que afecta directamente el efecto de disipación de calor de la batería.Depende del diseño y tendido de la tubería de refrigerante y de la dirección del flujo de refrigerante.Solo formando una ruta de retorno razonable y logrando una disipación de calor uniforme se puede garantizar la disipación de calor general de la batería.Mantén el té Temperatura a un nivel uniforme, y no habrá parte de la temperatura que sea demasiado baja ni parte de la temperatura que sea demasiado alta, lo que afectará la salud de la batería.Por ejemplo, las baterías eléctricas de muchos vehículos de nueva energía, incluido Tesla, utilizan tubos de enfriamiento serpentinos dentro del paquete de baterías, lo que puede aumentar efectivamente el área de contacto entre el tubo de enfriamiento y la batería para mejorar el efecto de disipación de calor.

En los últimos años, ha surgido un método pasivo de disipación de calor: la tecnología de disipación de calor de material de cambio de fase.El material de cambio de fase es un material refrigerante que puede absorber o liberar una gran cantidad de calor cuando se produce un cambio de fase y puede mantener un control constante de la temperatura circundante.El material de cambio de fase más común en nuestras vidas es el agua.Cuando la temperatura es tan baja como 0°C, el agua cambia de líquido a sólido (la congelación libera calor);Cuando la temperatura es superior a 0°C, el agua cambia de sólido a líquido.(La disolución es endotérmica).

Basado en el principio de absorción de calor por cambio de fase, se pueden utilizar materiales de cambio de fase en paquetes de baterías de litio para lograr enfriamiento.Sin embargo, el material de cambio de fase en sí es sólo una sustancia que almacena o absorbe calor y no puede disipar el calor de ninguna sustancia.Por lo tanto, es necesario agregar algunos materiales que mejoren la conductividad térmica y disipen el calor absorbido por el material de cambio de fase mediante otros métodos, como enfriamiento por aire y enfriamiento por líquido.En otras palabras, la tecnología de disipación de calor del material de cambio de fase en realidad puede desempeñar un papel auxiliar en la tecnología de refrigeración por aire o refrigeración líquida para maximizar el efecto de disipación de calor.

Además de los tres métodos de disipación de calor anteriores, también existe una tecnología de enfriamiento activo: el enfriamiento termoeléctrico, una tecnología de conversión de energía que utiliza el efecto Peltier de los materiales semiconductores para lograr enfriamiento o calentamiento.Cuando se conecta una fuente de alimentación de CC, el calor en un extremo del dispositivo de enfriamiento termoeléctrico será absorbido y la temperatura disminuirá, mientras que la temperatura en el otro extremo aumentará al mismo tiempo.Además, este fenómeno es completamente reversible.Mientras se cambie la dirección de la corriente, el calor se puede dirigir en la dirección opuesta.cambio de dirección.La tecnología de enfriamiento termoeléctrico tiene ventajas obvias: sin refrigerante, bajo consumo de energía y bajo nivel de ruido.Sin embargo, si se usa solo, la eficiencia de enfriamiento no es alta.Cuando se utiliza con baterías eléctricas, es necesario combinarlo con otras tecnologías de refrigeración para lograr el máximo efecto.

Actualmente, muchas empresas desarrollan sistemas de gestión térmica de baterías de energía basados ​​en tecnología de enfriamiento termoeléctrico.Utilizan materiales compuestos de cambio de fase y chips semiconductores termoeléctricos para incrustar los chips semiconductores termoeléctricos en el costado de la caja de la batería, y los materiales compuestos de cambio de fase están incrustados en el monómero cuadrado.entre baterías para resolver el problema de uniformidad y enfriamiento rápido de celdas individuales en el sistema de gestión térmica de la batería.

Tecnología de refrigeración por aireComo tecnología más clásica, actualmente no puede satisfacer las necesidades de refrigeración de las baterías eléctricas y ha sido sustituida por la tecnología de refrigeración líquida.La refrigeración líquida se ha convertido en la tecnología de refrigeración más madura y utilizada para baterías eléctricas.Sin embargo, a medida que aumentan el calor de la batería, la energía de la batería y la velocidad de carga, la refrigeración líquida gradualmente no podrá satisfacer las necesidades de disipación de calor de la batería.

Por lo tanto, la tecnología emergente de disipación de calor de materiales de cambio de fase y la tecnología de enfriamiento termoeléctrico tienen un gran potencial, pero deben combinarse con otras tecnologías para lograr los mejores resultados.En la actualidad, no existe una tecnología de disipación de calor de absolutamente alta calidad.La tendencia tecnológica futura será combinar múltiples tecnologías de disipación de calor para satisfacer diferentes necesidades de disipación de calor.