صفحه خنک کننده باتری (که معمولاً به عنوان "صفحه خنک کننده باتری" نیز شناخته می شود) مؤلفه اصلی مدیریت حرارتی سیستم های باتری ، به ویژه بسته های باتری با قدرت بالا/با ظرفیت بالا مانند باتری های جدید انرژی وسیله نقلیه انرژی و باتری های ذخیره انرژی است. عملکرد اصلی آن کنترل دمای باتری در هنگام شارژ و تخلیه از طریق وسایل فعال یا منفعل است ، و اطمینان حاصل می کند که باتری همیشه در یک محدوده دمای ایمن و کارآمد کار می کند ، از تخریب عملکرد ، کوتاه مدت طول عمر و حتی خطرات ایمنی (مانند فراری حرارتی) ناشی از گرمای بیش از حد یا درجه حرارت ناهموار استفاده می کند.
1نقش اصلی: در حدود سه مقدار اصلی "کنترل دما"
1. گرمای بیش از حد باتری را سرکوب کنید و از خطرات ایمنی خودداری کنید
باتری ها (به ویژه باتری های لیتیوم یون) در هنگام شارژ و تخلیه گرمای ژول ایجاد می کنند (جریان کار می کند و از طریق مقاومت داخلی گرما ایجاد می کند) و در شرایط پر قدرت (مانند شتاب سریع و شارژ سریع وسایل نقلیه انرژی جدید) ، تولید گرما به شدت افزایش می یابد:
اگر درجه حرارت بیش از آستانه ایمن باشد (معمولاً 45-60 ℃ برای باتری های لیتیوم یون ، با تفاوت های جزئی برای انواع مختلف) ، ممکن است باعث تجزیه الکترولیت ، آسیب ساختاری به مواد الکترود مثبت شود و حتی "فرار حرارتی" (آتش ، انفجار) را تحریک کند.
صفحه خنک کننده به سرعت گرما را جذب می کند و با تماس مستقیم یا غیرمستقیم با سطح باتری (مانند اتصال به سلول/ماژول باتری) ، آن را به محیط خنک کننده (مانند خنک کننده ، هوا) منتقل می کند ، و کنترل دمای باتری را در یک محدوده ایمن و کاهش خطر فرار حرارتی از منبع انجام می دهد.
2. برای اطمینان از عملکرد پایدار ، اختلاف دمای باتری را متعادل کنید
یک باتری از ده ها یا حتی صدها سلول جداگانه تشکیل شده است. اگر اتلاف گرما ناهموار باشد ، ممکن است اختلاف دما در "دمای بالا محلی ، دمای پایین محلی" (مانند اختلاف دما بیش از 5 ℃ بین لبه و مرکز بسته باتری) وجود داشته باشد:
مونومر درجه حرارت بالا: پوسیدگی ظرفیت سریعتر و عمر چرخه کوتاه تر.
سلولهای دمای پایین: شارژ کم و بازده تخلیه (مانند کاهش دامنه زمستان) و حتی قادر به شرکت در شارژ و تخلیه به طور عادی نیستند و باعث می شود کل بسته باتری "عقب مانده" باشد.
صفحه خنک کننده با کانال های جریان یکنواخت (مانند کانال های مارپنتین ، کانال های موازی) یا ساختارهای اتلاف گرما طراحی شده است تا اطمینان حاصل شود که گرما به طور مساوی از بین می رود ، اختلاف دما را بین سلولهای فردی کاهش می دهد (معمولاً برای کنترل در 3-5 ℃) ، و امکان استفاده از عملکرد باتری را فراهم می کند و از "اثر بشکه" جلوگیری می شود.
3. دمای عملکرد بهینه را حفظ کرده و عمر باتری را افزایش دهید
باتری دارای "دامنه دمای کار بهینه" (معمولاً 20-40 ℃) است که در آن:
بالاترین راندمان شارژ (جلوگیری از شارژ کم دمای کم و رسوب لیتیوم در طی شارژ با دمای بالا).
پوسیدگی ظرفیت کمترین سرعت است (درجه حرارت بالا باعث افزایش پیری مواد الکترود می شود ، درجه حرارت پایین منجر به تشکیل دندریت های لیتیوم می شود ، که هر دو طول عمر را کوتاه می کنند).
صفحه خنک کننده به طور پویا شدت اتلاف گرما را تنظیم می کند (مانند شروع خودکار و متوقف کردن سیستم خنک کننده با توجه به دمای باتری ، تنظیم سرعت جریان خنک کننده) ، تثبیت باتری در محدوده بهینه برای مدت طولانی و افزایش قابل توجهی عمر سرویس باتری (معمولاً طول عمر باتری از 3-5 سال تا 5-8 سال).
2عملکرد کمکی: پسوند عملکرد سازگار با سناریوهای مختلف
سازگار با پیش گرم شدن دمای پایین (طراحی جزئی یکپارچه): برخی از صفحات خنک کننده یک ساختار "ادغام سرد سرد" را اتخاذ می کنند (مانند ادغام عناصر گرمایشی در کانال جریان) ، که می تواند در دمای پایین در زمستان به "حالت گرمایش" تبدیل شود. باتری از طریق باله های خنک کننده/گرمایش از قبل گرم می شود و مشکلات فعالیت باتری کم و دامنه کوتاه در دماهای پایین را حل می کند (به خصوص برای وسایل نقلیه انرژی جدید در مناطق شمالی سرد مناسب است).
محافظت از ساختار باتری و کاهش تأثیر لرزش: برخی از صفحات خنک کننده (مانند صفحه آب خنک شده باتری های انرژی جدید وسیله نقلیه) در هنگام اتصال به باتری مجهز به مواد کوسن (مانند لنت های سیلیکون رسانا حرارتی) هستند. علاوه بر افزایش هدایت حرارتی ، آنها همچنین می توانند ارتعاشات کوسن در حین کار خودرو ، جلوگیری از شل بودن ساختاری یا تماس با الکترود ضعیف سلولهای باتری به دلیل لرزش طولانی مدت.
3سناریوی اقتباس کلیدی: چرا باتری های پرقدرت به صفحات خنک کننده متکی هستند؟
باتری جدید انرژی وسیله نقلیه انرژی: این اصلی ترین سناریوی کاربرد برای صفحات خنک کننده است. با توجه به شارژ زیاد و تخلیه باتری در حین کار خودرو (مانند قدرت اوج رسیدن به صدها کیلووات) و فضای نصب محصور (شرایط اتلاف حرارت ضعیف در داخل باتری) ، لازم است از صفحات خنک کننده (عمدتا بشقاب های آب خنک شده) استفاده کنید تا گرما را به زور از بین ببرید ، در غیر این صورت به شدت تأثیر می گذارد.
سیستم باتری ذخیره انرژی: باتری نیروگاه های بزرگ ذخیره انرژی (مانند فتوولتائیک/انرژی تطبیق انرژی باد) از ظرفیت زیادی برخوردار است و می توان آن را برای مدت طولانی شارژ و تخلیه کرد. اگر درجه حرارت خیلی زیاد باشد ، ظرفیت به سرعت پوسیده می شود. صفحات خنک کننده می توانند عملکرد پایدار طولانی مدت سیستم ذخیره انرژی را تضمین کنند.
باتری های صنعتی با قدرت بالا ، مانند آنهایی که در لیفتراک و روبات های AGV استفاده می شوند ، از طریق شارژ سریع و تخلیه مکرر ، گرما زیادی ایجاد می کنند. صفحه خنک کننده می تواند از خاموش شدن باتری به دلیل گرمای بیش از حد و بهبود راندمان عملکرد تجهیزات جلوگیری کند.
