Gestió tèrmica de la bateria
Durant el procés de funcionament de la bateria, la temperatura té una gran influència en el seu rendiment. Si la temperatura és massa baixa, pot provocar una forta disminució de la capacitat i la potència de la bateria, i fins i tot un curtcircuit. La importància de la gestió tèrmica de la bateria és cada cop més destacada, ja que la temperatura és massa alta, cosa que pot fer que la bateria es descompongui, es corroeixi, s'incendii o fins i tot exploti. La temperatura de funcionament de la bateria és un factor clau per determinar el rendiment, la seguretat i la durada de la bateria. Des del punt de vista del rendiment, una temperatura massa baixa comportarà una disminució de l'activitat de la bateria, cosa que provocarà una disminució del rendiment de càrrega i descàrrega, i una forta disminució de la capacitat de la bateria. La comparació va trobar que quan la temperatura baixava a 10 °C, la capacitat de descàrrega de la bateria era del 93% de la que es trobava a temperatura normal; no obstant això, quan la temperatura baixava a -20 °C, la capacitat de descàrrega de la bateria només era del 43% de la que es trobava a temperatura normal.
La investigació de Li Junqiu i altres va esmentar que, des del punt de vista de la seguretat, si la temperatura és massa alta, les reaccions secundàries de la bateria s'acceleren. Quan la temperatura és propera als 60 °C, els materials/substàncies actives internes de la bateria es descomponen i es produeix un "escape tèrmic", que provoca un augment sobtat de la temperatura, fins i tot fins a 400 ~ 1000 ℃, i que pot provocar incendis i explosions. Si la temperatura és massa baixa, cal mantenir la velocitat de càrrega de la bateria a una velocitat de càrrega més baixa, ja que en cas contrari, la bateria es descompon el liti i provoca un curtcircuit intern que s'inflama.
Des de la perspectiva de la durada de la bateria, no es pot ignorar l'impacte de la temperatura en la vida útil de la bateria. La deposició de liti en bateries propenses a càrrega a baixa temperatura farà que el cicle de vida de la bateria es redueixi ràpidament fins a desenes de vegades, i les altes temperatures afectaran considerablement la vida útil i el cicle de vida de la bateria. La investigació va descobrir que quan la temperatura és de 23 ℃, la vida útil de la bateria amb un 80% de capacitat restant és d'uns 6238 dies, però quan la temperatura puja a 35 ℃, la vida útil és d'uns 1790 dies, i quan la temperatura arriba als 55 ℃, la vida útil és d'uns 6238 dies. Només 272 dies.
Actualment, a causa del cost i les restriccions tècniques, la gestió tèrmica de la bateria (BTMS) no està unificat en l'ús de medis conductors i es pot dividir en tres vies tècniques principals: refrigeració per aire (activa i passiva), refrigeració líquida i materials de canvi de fase (PCM). La refrigeració per aire és relativament senzilla, no té risc de fuites i és econòmica. És adequada per al desenvolupament inicial de bateries LFP i camps de cotxes petits. L'efecte de la refrigeració líquida és millor que el de la refrigeració per aire i el cost augmenta. En comparació amb l'aire, el medi de refrigeració líquida té les característiques d'una gran capacitat calorífica específica i un alt coeficient de transferència de calor, cosa que compensa eficaçment la deficiència tècnica de la baixa eficiència de refrigeració per aire. És el principal pla d'optimització dels cotxes de passatgers actualment. Zhang Fubin va assenyalar en la seva investigació que l'avantatge de la refrigeració líquida és la dissipació ràpida de la calor, que pot garantir la temperatura uniforme del paquet de bateries i és adequada per a paquets de bateries amb una gran producció de calor; els desavantatges són l'alt cost, els requisits estrictes d'embalatge, el risc de fuites de líquid i l'estructura complexa. Els materials de canvi de fase tenen avantatges tant d'eficiència d'intercanvi de calor com de costos, i baixos costos de manteniment. La tecnologia actual encara es troba en fase de laboratori. La tecnologia de gestió tèrmica dels materials de canvi de fase encara no està completament madura i és la direcció de desenvolupament amb més potencial de la gestió tèrmica de bateries en el futur.
En general, la refrigeració líquida és la tecnologia dominant actualment, principalment a causa de:
(1) D'una banda, les bateries ternàries d'alt contingut en níquel actuals tenen una pitjor estabilitat tèrmica que les bateries de fosfat de liti i ferro, una temperatura de fuga tèrmica més baixa (temperatura de descomposició, 750 °C per a fosfat de liti i ferro, 300 °C per a bateries ternàries de liti) i una producció de calor més alta. D'altra banda, les noves tecnologies d'aplicació de fosfat de liti i ferro, com ara la bateria de fulles de BYD i el CTP de l'era Ningde, eliminen els mòduls, milloren l'ús de l'espai i la densitat d'energia, i promouen encara més la gestió tèrmica de la bateria des de la tecnologia refrigerada per aire fins a la tecnologia de refrigeració per líquid.
(2) Afectada per les directrius de reducció de subvencions i l'ansietat dels consumidors sobre l'autonomia, l'autonomia dels vehicles elèctrics continua augmentant i els requisits de densitat d'energia de la bateria són cada cop més alts. La demanda de tecnologia de refrigeració líquida amb una major eficiència de transferència de calor ha augmentat.
(3) Els models s'estan desenvolupant en la direcció de models de gamma mitjana-alta, amb un pressupost de costos suficient, cerca de la comoditat, baixa tolerància a fallades de components i alt rendiment, i la solució de refrigeració líquida s'ajusta més als requisits.
Independentment de si es tracta d'un cotxe tradicional o d'un vehicle de nova energia, la demanda de confort dels consumidors és cada cop més alta, i la tecnologia de gestió tèrmica de la cabina ha adquirit una importància particular. Pel que fa als mètodes de refrigeració, s'utilitzen compressors elèctrics en lloc de compressors ordinaris per a la refrigeració, i les bateries solen estar connectades a sistemes de refrigeració d'aire condicionat. Els vehicles tradicionals adopten principalment el tipus de placa oscil·lant, mentre que els vehicles de nova energia utilitzen principalment el tipus vòrtex. Aquest mètode té una alta eficiència, pes lleuger, baix soroll i és altament compatible amb l'energia de propulsió elèctrica. A més, l'estructura és senzilla, el funcionament és estable i l'eficiència volumètrica és un 60% superior a la del tipus de placa oscil·lant. % aproximadament. Pel que fa al mètode de calefacció, la calefacció PTC (Escalfador d'aire PTC/Escalfador de refrigerant PTC) és necessari, i els vehicles elèctrics no tenen fonts de calor de cost zero (com ara el refrigerant del motor de combustió interna)
Data de publicació: 07-07-2023
