Gói pin Lỏng làm mát tấm

Tấm làm mát chất lỏng gói pin là một thành phần cốt lõi cho quản lý nhiệt pin trong xe năng lượng mới, hệ thống lưu trữ năng lượng và các ngành công nghiệp khác. Nó đạt được sự cân bằng nhiệt độ hiệu quả của gói pin thông qua một nền kim loại dẫn nhiệt cao và cấu trúc kênh dòng chảy vi kênh. Các công nghệ cốt lõi của nó bao gồm thiết kế làm mát hai mặt (khu vực tiếp xúc ≥ 80%), tối ưu hóa kháng luồng vi kênh (giảm áp suất ≤ 50kPa), vật liệu tổng hợp thay đổi pha (công suất nhiệt tăng 30%), vv, thích ứng với nhu cầu tiêu tan nhiệt của pin mật độ năng lượng cao (chẳng hạn như NCM811, LFP) trong các kịch bản sạc nhanh (≥ 3C) và xả công suất cao (≥ 200kW), đảm bảo sự khác biệt nhiệt độ của gói pin là ≤ 5 ℃ và tuổi thọ được kéo dài 20%.

2, Các tính năng cốt lõi

1. Tính dẫn nhiệt hiệu quả và kiểm soát nhiệt độ

Tính dẫn nhiệt:

Dữ liệu: Nền nền được làm bằng hợp kim nhôm 6061-T6 (độ dẫn nhiệt 167 W / m · K) hoặc cấu trúc hợp kim nhôm đồng (độ dày lớp đồng 1,5mm, độ dẫn nhiệt 398 W / m · K), cao hơn 74% -315% so với nhôm đúc truyền thống (96 W / m · K).

Trường hợp: Tấm làm mát lỏng Ningde Era CTP 3.0 áp dụng nền composite nhôm đồng, và kháng nhiệt tiếp xúc được giảm xuống còn 0,005 ℃ · trong ² / W, phù hợp với gel dẫn nhiệt nano (kháng nhiệt 0,003 ℃ · trong ² / W) để đạt được kháng nhiệt giữa mô-đun pin và tấm làm mát lỏng ≤ 0,01 ℃ · trong ² / W.

Hiệu suất đồng nhất nhiệt độ:

Dữ liệu: Bằng cách sử dụng các kênh đầu vào kép và đầu ra kép (chiều rộng kênh 0,8-1,2mm, chiều sâu 1,5-2mm) và bộ biến hướng sóng (chiều cao sóng 3mm, khoảng cách sóng 5mm), sự khác biệt nhiệt độ của gói pin được kiểm soát trong vòng ± 2 ℃ (ở tốc độ xả 2C), thấp hơn 60% so với kế hoạch kênh đầu vào đơn và đầu ra đơn.

Kiểm tra: Khi chất làm mát 3M (FC-72, công suất nhiệt cụ thể 1,2 kJ / kg · K) được lưu thông với tỷ lệ dòng chảy 1,5m / s, hệ số truyền nhiệt đối lưu đạt 8000-12000 W / m2 · K và nhiệt độ bề mặt cao nhất của pin giảm 25 ℃ so với làm mát tự nhiên.

2. Trọng lượng nhẹ và sức mạnh cấu trúc

Tối ưu hóa mật độ:

Dữ liệu: Mật độ của tấm làm mát bằng hợp kim nhôm là 2,7g / cm³, nhẹ hơn 69,7% so với tấm làm mát bằng đồng (8,9g / cm³). Lấy tấm làm mát lỏng Tesla Model 3 làm ví dụ, trọng lượng của một mảnh đã giảm từ 8,5kg trong dung dịch đồng xuống còn 2,6kg, dẫn đến giảm trọng lượng hơn 50kg và tăng phạm vi 3-5%.

Vật liệu tổng hợp: Sử dụng chất nền polymer củng cố sợi carbon (CFRP) (độ dẫn nhiệt 5 W / m · K, mật độ 1,5g / cm ³) và kết hợp kênh dòng chảy kim loại, trọng lượng được giảm thêm 40%, phù hợp với các kịch bản cực nhẹ như gói pin máy bay không người lái.

Tính chất cơ học:

Dữ liệu: Sức mạnh năng suất ≥ 240MPa (trạng thái T6), khả năng chống tác động (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², vượt qua các thử nghiệm tác động lạnh và nóng (1000 chu kỳ) từ -40 ℃ đến 120 ℃ mà không có vết nứt, phù hợp với điều kiện làm việc khắc nghiệt của tăng tốc rung pin 15g (liên tục trong 10 giờ).

Niêm phong: kênh dòng chảy hàn laser được sử dụng (cường độ hàn ≥ 80% cường độ nền), máy dò rò rỉ quang phổ khối lượng heli phát hiện tỷ lệ rò rỉ ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa · m³ / s, giảm nguy cơ rò rỉ chất làm mát 99%.

3. Kháng ăn mòn và độ tin cậy

Xử lý bề mặt:

Dữ liệu: Bề mặt nền được phủ bằng lớp phủ niken phốt pho (độ dày 5-10 μm) hoặc lớp phủ gốm nano (độ cứng HV 800-1000), và thử nghiệm phun muối (ASTM B117) cho thấy không ăn mòn sau 2000 giờ, chống ăn mòn gấp 6,7 lần so với sơn thông thường (300 giờ).

Trường hợp: Tấm làm mát lỏng BYD Han EV áp dụng lớp phủ niken phốt pho và xử lý niêm phong silicon hữu cơ, phù hợp với môi trường cực đoan như độ ẩm cao ở Hải Nam và đất kiềm muối ở phía bắc. Chi phí bảo trì được giảm 70% trong thời gian sử dụng 10 năm.

Kháng đóng băng:

Dữ liệu: Thiết kế kênh dòng chảy dự trữ không gian mở rộng 5%, kết hợp với chất làm mát dựa trên ethylene glycol (điểm đóng băng -40 ℃), và đã vượt qua các thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ (500 chu kỳ) từ -50 ℃ đến 120 ℃ mà không biến dạng. So với hệ thống làm mát bằng nước tinh khiết, khả năng chống băng giá tăng gấp 20 lần.

Thiết kế chống tắc nghẽn: Một màn hình lọc thép không gỉ 200 lưới được lắp đặt tại đầu vào của kênh dòng chảy, kết hợp với thiết bị lọc trực tuyến chất lỏng làm mát (độ chính xác lọc 10 μm), với tỷ lệ loại bỏ tạp chất ≥ 99%, để tránh tắc nghẽn vi kênh.

4. Hiệu quả chi phí và khả năng sản xuất hàng loạt

Chi phí sản xuất:

Dữ liệu: Chi phí của một tấm làm mát lỏng hợp kim nhôm duy nhất là 15-25 đô la (kích thước lô trên 100.000 mảnh), thấp hơn 60% so với dung dịch đồng và thấp hơn 40% so với quá trình dập + hàn. Chu kỳ phát triển khuôn là 20-30 ngày, với công suất sản xuất 5000 mảnh mỗi ngày (8 giờ), phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

So sánh quy trình: Hàn ma sát (FSW) thay thế hàn truyền thống, tăng hiệu quả hàn gấp ba lần, giảm tiêu thụ năng lượng 50% và tăng cường độ hàn 40%. Nó phù hợp với các cấu trúc kênh phức tạp.

Linh hoạt tùy chỉnh:

Dữ liệu: Hỗ trợ thiết kế tùy chỉnh với chiều rộng kênh 0,5-2mm và chiều sâu 1-3mm, với yếu tố phức tạp ≤ 8 (vòng tròn ² / diện tích). Nó có thể đạt được kênh gradient (chiều rộng đầu vào 1.2mm → ổ cắm 0,8mm), kênh cong 3D và các cấu trúc bất thường khác, thích ứng với bố trí mô-đun pin khác nhau.

3, Kịch bản ứng dụng và giải pháp điển hình

1. Pin điện xe năng lượng mới

Xe điện tinh khiết (BEV):

Cấu trúc: Tấm làm mát lỏng vi kênh lớp đôi (khoảng cách kênh 1,5mm, chiều sâu 2mm), tích hợp với lỗ cài đặt van chống nổ, khe cắm mô-đun pin và lớp cách nhiệt (độ dày 0,1mm).

Hiệu suất: Thích hợp cho nền tảng điện áp cao 800V, với sự khác biệt nhiệt độ gói pin ≤ 3 ℃ và kháng nhiệt 0,02 ℃ / W trong quá trình sạc nhanh (≥ 3C), đáp ứng yêu cầu tuổi thọ 10 năm / 1,2 triệu km.

Xe điện Hybrid (HEV):

Cấu trúc: Tấm làm mát chất lỏng hợp chất nhôm đồng (lớp đồng 1mm + lớp nhôm 5mm), bảo vệ điện từ mạ niken bề mặt, lớp hấp thụ nhiệt vật liệu thay đổi pha tích hợp (PCM) (điểm nóng chảy 45 ℃).

Trường hợp: Gói pin Toyota Prius tấm làm mát bằng chất lỏng, nhiệt độ nối IGBT ≤ 120 ℃ ở công suất đỉnh 150kW, giảm 20 ℃ so với dung dịch nhôm tinh khiết và nguy cơ chạy trốn nhiệt giảm 80%.