Tepelná správa baterie
Během provozu baterie má teplota velký vliv na její výkon. Pokud je teplota příliš nízká, může to způsobit prudký pokles kapacity a výkonu baterie a dokonce i zkrat baterie. Důležitost tepelného řízení baterie je stále důležitější, protože příliš vysoká teplota může způsobit rozklad, korozi, vznícení nebo dokonce výbuch baterie. Provozní teplota baterie je klíčovým faktorem určujícím výkon, bezpečnost a životnost baterie. Z hlediska výkonu vede příliš nízká teplota ke snížení aktivity baterie, což má za následek snížení nabíjecího a vybíjecího výkonu a prudký pokles kapacity baterie. Srovnání ukázalo, že při poklesu teploty na 10 °C byla vybíjecí kapacita baterie 93 % kapacity při normální teplotě; při poklesu teploty na -20 °C však byla vybíjecí kapacita baterie pouze 43 % kapacity při normální teplotě.
Výzkum provedený Li Junqiuem a dalšími uvádí, že z bezpečnostního hlediska se při příliš vysoké teplotě urychlí vedlejší reakce baterie. Pokud se teplota blíží 60 °C, vnitřní materiály/aktivní látky baterie se rozloží a dojde k „tepelnému úniku“, což způsobí náhlý nárůst teploty, a to až na 400 ~ 1000 °C, a následně k požáru a výbuchu. Pokud je teplota příliš nízká, je třeba udržovat rychlost nabíjení baterie na nižší úrovni, jinak dojde k rozkladu lithia v baterii a vnitřnímu zkratu, který může vést k vznícení.
Z hlediska životnosti baterie nelze ignorovat vliv teploty. Ukládání lithia v bateriích náchylných k nabíjení při nízkých teplotách způsobí rychlé zkrácení životnosti baterie až na desítkykrát a vysoká teplota výrazně ovlivní kalendářní a cyklickou životnost baterie. Výzkum zjistil, že při teplotě 23 °C je životnost baterie s 80 % zbývající kapacity přibližně 6238 dní, ale při teplotě 35 °C je životnost přibližně 1790 dní a při teplotě 55 °C je životnost přibližně 6238 dní, tedy pouze 272 dní.
V současné době, vzhledem k nákladovým a technickým omezením, je tepelné řízení baterií (BTMS) není jednotné v používání vodivých médií a lze jej rozdělit do tří hlavních technických cest: chlazení vzduchem (aktivní a pasivní), chlazení kapalinou a materiály s fázovou změnou (PCM). Chlazení vzduchem je relativně jednoduché, nehrozí riziko úniku a je ekonomické. Je vhodné pro počáteční vývoj LFP baterií a pro malá automobilová pole. Účinek kapalinového chlazení je lepší než u chlazení vzduchem a náklady jsou vyšší. Ve srovnání se vzduchem má kapalinové chladicí médium vlastnosti velké měrné tepelné kapacity a vysokého koeficientu přenosu tepla, což účinně kompenzuje technický nedostatek nízké účinnosti chlazení vzduchem. V současné době je to hlavní optimalizační plán pro osobní automobily. Zhang Fubin ve svém výzkumu poukázal na to, že výhodou kapalinového chlazení je rychlý odvod tepla, který může zajistit rovnoměrnou teplotu bateriového bloku, a je vhodný pro bateriové bloky s velkou produkcí tepla; nevýhodami jsou vysoké náklady, přísné požadavky na balení, riziko úniku kapaliny a složitá struktura. Materiály s fázovou změnou mají jak účinnost výměny tepla, tak i cenové výhody a nízké náklady na údržbu. Současná technologie je stále ve fázi laboratorních testů. Technologie tepelného řízení materiálů s fázovou změnou ještě není plně vyvinutá a je to nejperspektivnější směr vývoje tepelného řízení baterií v budoucnu.
Celkově je kapalinové chlazení současnou mainstreamovou technologickou cestou, a to především kvůli:
(1) Na jedné straně mají současné běžné ternární baterie s vysokým obsahem niklu horší tepelnou stabilitu než lithium-železité fosfátové baterie, nižší teplotu tepelného úniku (teplota rozkladu 750 °C pro lithium-železité fosfátové baterie, 300 °C pro ternární lithium-železité baterie) a vyšší produkci tepla. Na druhé straně nové technologie aplikací lithium-železité fosfátové baterie, jako jsou lopatkové baterie BYD a CTP z éry Ningde, eliminují moduly, zlepšují využití prostoru a hustotu energie a dále podporují přechod od vzduchem chlazené technologie k kapalinou chlazené technologii.
(2) V důsledku doporučení ohledně snižování dotací a obav spotřebitelů ohledně dojezdu se dojezd elektromobilů neustále zvyšuje a požadavky na hustotu energie v bateriích rostou. Poptávka po technologiích kapalinového chlazení s vyšší účinností přenosu tepla vzrostla.
(3) Modely se vyvíjejí směrem k modelům střední až vyšší třídy s dostatečným rozpočtem, snahou o pohodlí, nízkou toleranci chyb komponent a vysoký výkon a řešení kapalinového chlazení více odpovídá požadavkům.
Bez ohledu na to, zda se jedná o tradiční automobil nebo vozidlo s novým energetickým pohonem, poptávka spotřebitelů po pohodlí roste a technologie tepelného řízení kokpitu se stala obzvláště důležitou. Pokud jde o chladicí metody, místo běžných kompresorů se pro chlazení používají elektrické kompresory a baterie jsou obvykle připojeny k chladicím systémům klimatizace. Tradiční vozidla používají převážně typ s naklápěcí deskou, zatímco vozidla s novým energetickým pohonem používají převážně vírový typ. Tato metoda má vysokou účinnost, nízkou hmotnost, nízkou hlučnost a je vysoce kompatibilní s elektrickým pohonem. Kromě toho je konstrukce jednoduchá, provoz stabilní a objemová účinnost je o 60 % vyšší než u typu s naklápěcí deskou. % cca. Pokud jde o metodu vytápění, PTC vytápění(PTC ohřívač vzduchu/PTC ohřívač chladicí kapaliny) je potřeba a elektromobily postrádají beznákladové zdroje tepla (například chladicí kapalinu spalovacího motoru)
Čas zveřejnění: 7. července 2023
