Batteriets termiska hantering
Under batteriets arbetsprocess har temperaturen stor inverkan på dess prestanda. Om temperaturen är för låg kan det orsaka en kraftig minskning av batteriets kapacitet och effekt, och till och med en kortslutning av batteriet. Vikten av batteriets temperaturhantering blir alltmer framträdande eftersom temperaturen är för hög, vilket kan få batteriet att sönderfalla, korrodera, fatta eld eller till och med explodera. Batteriets driftstemperatur är en nyckelfaktor för att bestämma prestanda, säkerhet och batterilivslängd. Ur prestandasynpunkt leder en för låg temperatur till en minskning av batteriets aktivitet, vilket resulterar i en minskning av laddnings- och urladdningsprestanda och en kraftig minskning av batterikapaciteten. Jämförelsen visade att när temperaturen sjönk till 10 °C var batteriets urladdningskapacitet 93 % av den vid normal temperatur; men när temperaturen sjönk till -20 °C var batteriets urladdningskapacitet bara 43 % av den vid normal temperatur.
Forskning av Li Junqiu och andra nämnde att ur säkerhetssynpunkt, om temperaturen är för hög, kommer batteriets sidoreaktioner att accelereras. När temperaturen är nära 60 °C kommer batteriets interna material/aktiva substanser att sönderfalla, och sedan uppstår "termisk rusning", vilket orsakar en plötslig temperaturökning, upp till 400 ~ 1000 ℃, vilket leder till brand och explosion. Om temperaturen är för låg måste batteriets laddningshastighet hållas vid en lägre laddningshastighet, annars kommer det att leda till att batteriet sönderfaller litium och orsakar en intern kortslutning som fattar eld.
Ur batterilivslängdens perspektiv kan temperaturens inverkan på batteriets livslängd inte ignoreras. Litiumavsättning i batterier som är benägna att laddas vid låg temperatur kommer att orsaka att batteriets livslängd snabbt minskar dussintals gånger, och hög temperatur kommer att påverka batteriets kalenderlivslängd och livslängd kraftigt. Forskningen visade att när temperaturen är 23 ℃ är kalenderlivslängden för ett batteri med 80 % återstående kapacitet cirka 6238 dagar, men när temperaturen stiger till 35 ℃ är kalenderlivslängden cirka 1790 dagar, och när temperaturen når 55 ℃ är kalenderlivslängden cirka 6238 dagar, vilket är endast 272 dagar.
För närvarande, på grund av kostnads- och tekniska begränsningar, är batteriets termiska hantering (BTMS) är inte enhetlig i användningen av ledande medier och kan delas in i tre huvudsakliga tekniska vägar: luftkylning (aktiv och passiv), vätskekylning och fasövergångsmaterial (PCM). Luftkylning är relativt enkel, har ingen risk för läckage och är ekonomisk. Den är lämplig för den initiala utvecklingen av LFP-batterier och småbilsområden. Effekten av vätskekylning är bättre än luftkylning, och kostnaden ökar. Jämfört med luft har flytande kylmedium egenskaper som stor specifik värmekapacitet och hög värmeöverföringskoefficient, vilket effektivt kompenserar för den tekniska bristen på låg luftkylningseffektivitet. Det är den viktigaste optimeringsplanen för personbilar för närvarande. Zhang Fubin påpekade i sin forskning att fördelen med vätskekylning är snabb värmeavledning, vilket kan säkerställa en jämn temperatur på batteripaketet, och är lämplig för batteripaket med stor värmeproduktion; nackdelarna är hög kostnad, strikta förpackningskrav, risk för vätskeläckage och komplex struktur. Fasövergångsmaterial har både värmeväxlingseffektivitet och kostnadsfördelar, samt låga underhållskostnader. Den nuvarande tekniken är fortfarande i laboratoriestadiet. Tekniken för värmehantering av fasövergångsmaterial är ännu inte helt mogen, och det är den mest potentiella utvecklingsriktningen för batterivärmehantering i framtiden.
Sammantaget är vätskekylning den nuvarande vanligaste teknikvägen, främst på grund av:
(1) Å ena sidan har de nuvarande vanliga ternära batterierna med hög nickelhalt sämre termisk stabilitet än litiumjärnfosfatbatterier, lägre termisk rusningstemperatur (sönderfallstemperatur, 750 °C för litiumjärnfosfat, 300 °C för ternära litiumbatterier) och högre värmeproduktion. Å andra sidan eliminerar nya litiumjärnfosfat-applikationstekniker, såsom BYD:s bladbatteri och Ningde-erans CTP, moduler, förbättrar utrymmesutnyttjande och energitäthet, och främjar ytterligare batteriets termiska hantering från luftkyld teknik till vätskekyld teknik.
(2) Påverkad av riktlinjerna för subventionsminskningar och konsumenternas oro för räckvidd fortsätter räckvidden för elbilar att öka, och kraven på batteriets energitäthet blir allt högre. Efterfrågan på vätskekylningsteknik med högre värmeöverföringseffektivitet har ökat.
(3) Modellerna utvecklas i riktning mot modeller i mellan- till högprissegmentet, med tillräcklig kostnadsbudget, strävan efter komfort, låg komponentfeltolerans och hög prestanda, och vätskekylningslösningen är mer i linje med kraven.
Oavsett om det är en traditionell bil eller ett nytt energifordon, blir konsumenternas krav på komfort allt högre, och tekniken för temperaturhantering i förarhytten har blivit särskilt viktig. När det gäller kylmetoder används elektriska kompressorer istället för vanliga kompressorer för kylning, och batterier är vanligtvis anslutna till luftkonditionerings-kylsystem. Traditionella fordon använder huvudsakligen svängplattan, medan nya energifordon huvudsakligen använder vortextypen. Denna metod har hög effektivitet, låg vikt, lågt ljud och är mycket kompatibel med elektrisk drivenergi. Dessutom är strukturen enkel, driften är stabil och den volymetriska verkningsgraden är 60 % högre än för svängplattan. Ungefär %. När det gäller uppvärmningsmetod, PTC-uppvärmning (PTC-luftvärmare/PTC-kylvärmare) behövs, och elfordon saknar kostnadsfria värmekällor (såsom kylvätska för förbränningsmotorer)
Publiceringstid: 7 juli 2023
