باتری بسته مایع خنک کننده صفحه

صفحه خنک کننده مایع باتری یک اجزای اصلی برای مدیریت حرارتی باتری ها در وسایل نقلیه انرژی جدید، سیستم های ذخیره سازی انرژی و سایر صنایع است. این دستیابی به برابری دمای کارآمد بسته باتری از طریق یک سوبسترات فلزی با هدایت حرارتی بالا و ساختار کانال جریان میکروکانال است. فناوری های اصلی آن شامل طراحی خنک کننده دو طرفه (منطقه تماس ≥ 80٪) ، بهینه سازی مقاومت جریان میکروکانال (کاهش فشار ≤ 50kPa) ، کامپوزیت مواد تغییر فاز (ظرفیت گرما 30٪ افزایش یافته است) ، و غیره است که با نیازهای تلف گرما باتری های با تراکم انرژی بالا (مانند NCM811، LFP) در سناریوهای شارژ سریع (≥ 3C) و تخلیه قدرت بالا (≥ 200kW) سازگار است، اطمینان حاصل می کند که تفاوت دمای بسته باتری ≤ 5 ℃ است و عمر آن 20٪

2- ویژگی های اصلی

1. هدایت حرارتی کارآمد و کنترل دما

هدایت حرارتی:

داده ها: سبسترات از آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 (هدایت حرارتی 167 W / m · K) یا ساختار کامپوزیت آلومینیوم مسی (ضخامت لایه مسی 1.5 میلی متر، هدایت حرارتی 398 W / m · K) ساخته شده است که 74٪ -315٪ بالاتر از آلومینیوم سنتی ریخته گری (96 W / m · K) است.

مورد: صفحه خنک کننده مایع Ningde Era CTP 3.0 سبسترات کامپوزیتی مس آلومینیوم را اتخاذ می کند و مقاومت حرارتی تماس به 0.005 ℃ · در ² / W کاهش می یابد که با ژل هدایت کننده حرارتی نانو (مقاومت حرارتی 0.003 ℃ · در ² / W) برای دستیابی به مقاومت حرارتی بین ماژول باتری و صفحه خنک کننده مایع ≤ 0.01 ℃ · در ² / W مطابقت دارد.

عملکرد یکنواختی دما:

داده ها: با استفاده از کانال های ورودی و خروجی دوگانه (عرض کانال 0.8-1.2mm، عمق 1.5-2mm) و انحراف دهنده های موجی (ارتفاع موج 3mm، فاصله موج 5mm) ، تفاوت دمای بسته باتری در ± 2 ℃ (در نرخ تخلیه 2C) کنترل می شود که 60٪ پایین تر از طرح کانال ورودی و خروجی تک است.

آزمایش: هنگامی که مایع خنک کننده 3M (FC-72، ظرفیت حرارتی خاص 1.2 kJ / kg · K) با جریان 1.5m / s گردش می کند، ضریب انتقال حرارت حرکتی به 8000-12000 W / m ² · K می رسد و بالاترین دمای سطح باتری در مقایسه با خنک کننده طبیعی 25 ℃ کاهش می یابد.

2. قدرت سبک وزن و ساختاری

بهینه سازی تراکم:

داده ها: تراکم صفحه خنک کننده مایع آلیاژ آلومینیوم 2.7g / cm ³ است که 69.7٪ سبک تر از صفحه خنک کننده مایع مس (8.9g / cm ³) است. با استفاده از صفحه خنک کننده مایع مدل 3 تسلا به عنوان مثال، وزن یک قطعه از 8.5 کیلوگرم در محلول مس به 2.6 کیلوگرم کاهش یافته است که منجر به کاهش وزن بیش از 50 کیلوگرم و افزایش 3-5 درصد در محدوده می شود.

مواد کامپوزیت: با استفاده از سوبسترات پلیمری تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) (هدایت حرارتی 5 W / m · K، تراکم 1.5g / cm ³) و کامپوزیت کانال جریان فلزی، وزن بیشتر 40٪ کاهش می یابد، مناسب برای سناریوهای فوق العاده سبک وزن مانند بسته های باتری بدون سرنشین است.

خواص مکانیکی:

داده ها: قدرت بازده ≥ 240MPa (دولت T6) ، مقاومت در برابر ضربه (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ²، عبور از آزمایش های ضربه سرد و گرم (1000 چرخه) از -40 ℃ تا 120 ℃ بدون ترک، مناسب برای شرایط کاری سخت شتاب لرزش باتری بسته 15 گرم (مداوم برای 10 ساعت).

مهر و موم: کانال جریان جوشکاری لیزری استفاده می شود (قدرت جوشکاری ≥ 80٪ از قدرت سبسترات) ، آشکارساز نشت طیف سنج جرم هلیوم نرخ نشت ≤ 1 × 10 را تشخیص می دهد ⁻⁹ Pa · m³ / s، کاهش خطر نشت مایع خنک کننده تا 99٪.

3. مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت اطمینان

درمان سطحی:

داده ها: سطح سوبسترات با پوشش فسفر نیکل (ضخامت 5-10 μm) یا پوشش نانو سرامیک (سختی HV 800-1000) پوشش داده شده است و آزمایش اسپری نمک (ASTM B117) بعد از 2000 ساعت هیچ خوردگی را نشان نمی دهد که 6.7 برابر مقاوم تر در برابر خوردگی از نقاشی معمولی (300 ساعت) است.

مورد: صفحه خنک کننده مایع BYD Han EV پوشش فسفر نیکل و درمان مهر و موم سیلیکون ارگانیک را اتخاذ می کند که برای محیط های شدید مانند رطوبت بالا در هاینان و زمین قلیایی نمک در شمال مناسب است. هزینه تعمیر و نگهداری در طول عمر 10 ساله 70٪ کاهش می یابد.

مقاومت در برابر یخچال:

داده ها: طراحی کانال جریان فضای گسترش 5٪ را در ترکیب با مایع خنک کننده مبتنی بر اتیلن گلیکول (نقطه انجمد -40 ℃) ذخیره می کند و آزمایش چرخه دما (500 چرخه) را از -50 ℃ تا 120 ℃ بدون تغییر شکل گذاشته است. در مقایسه با سیستم های خنک کننده آب خالص، مقاومت در برابر یخچال 20 برابر افزایش می یابد.

طراحی ضد انسداد: یک صفحه فیلتر فولاد ضد زنگ 200 مش در ورودی کانال جریان نصب شده است، ترکیب شده با یک دستگاه فیلتر آنلاین مایع خنک کننده (دقت فیلتر 10 μm) ، با نرخ حذف ناخالصی ≥ 99٪ برای جلوگیری از مسدود شدن میکروکانال.

4. اثربخشی هزینه و ظرفیت تولید انبوه

هزینه تولید:

داده ها: هزینه یک صفحه مایع آلیاژ آلومینیومی واحد 15-25 دلار (اندازه دسته ای بیش از 100000 قطعه) است که 60٪ پایین تر از محلول مس و 40٪ پایین تر از فرآیند مهر و موم + لحیم کاری است. چرخه توسعه قالب 20-30 روز است، با ظرفیت تولید 5000 قطعه در روز (8 ساعت) ، مناسب برای تولید در مقیاس بزرگ است.

مقایسه فرآیند: جوشکاری با مخلوط اصطکاک (FSW) جایگزین جوشکاری سنتی می شود، کارایی جوشکاری را سه برابر افزایش می دهد، مصرف انرژی را 50٪ کاهش می دهد و قدرت جوشکاری را 40٪ افزایش می دهد. برای ساختارهای پیچیده کانال مناسب است.

انعطاف پذیری سفارشی سازی:

داده ها: از طراحی سفارشی با عرض کانال 0.5-2mm و عمق 1-3mm پشتیبانی می کند، با فاکتور پیچیدگی ≤ 8 (محیط ² / منطقه). این می تواند کانال گرادینت (عرض ورودی 1.2mm) را بدست آورد → خروجی 0.8mm) ، کانال منحنی سه بعدی و سایر ساختارهای غیر منظم، انطباق با طرح بندی های مختلف ماژول باتری.

3, سناریوهای کاربردی معمولی و راه حل ها

1. باتری قدرت خودرو انرژی جدید

خودرو الکتریکی خالص (BEV):

ساختار: صفحه خنک کننده مایع میکروکانال دو لایه (فاصله کانال 1.5 میلی متر، عمق 2 میلی متر) ، یکپارچه با سوراخ های نصب دریچه ضد انفجار، شکاف های ثابت کردن ماژول باتری و لایه عایق (ضخامت 0.1 میلی متر).

عملکرد: مناسب برای پلتفرم ولتاژ بالا 800V، با تفاوت دمای بسته باتری ≤ 3 ℃ و مقاومت حرارتی 0.02 ℃ / W در طول شارژ سریع (≥ 3C) ، برآورده کردن الزامات عمر 10 سال / 1.2 میلیون کیلومتر.

وسایل نقلیه برقی هیبریدی (HEV):

ساختار: صفحه خنک کننده مایع کامپوزیت مس آلومینیومی (لایه مس 1 میلی متر + لایه آلومینیومی 5 میلی متر) ، محافظت الکترومغناطیسی نیکل پوشش داده شده سطح، مواد تغییر فاز داخلی (PCM) لایه جذب گرما (نقطه ذوب 45 ℃).

مورد: صفحه خنک کننده مایع باتری تویوتا پریوس، دمای اتصال IGBT ≤ 120 ℃ در قدرت اوج 150 کیلووات، در مقایسه با محلول آلومینیوم خالص 20 ℃ کاهش یافته و خطر فرار حرارتی 80٪ کاهش یافته است.