Ein Flüssigkeitskühlsystem für das Wärmemanagement
von Lithium-Ionen-Akkus
Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen hat sich in den letzten Jahren aufgrund wachsender Bedenken hinsichtlich des Verbrauchs fossiler Brennstoffe und der Kohlenstoffemissionen am Auspuff erheblich beschleunigt. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, geringen Selbstentladungsrate, geringen Wartungsanforderungen, langen Lebensdauer, ihres geringen Gewichts und ihrer kompakten Bauweise sind Lithium-Ionen-Batterien derzeit die am häufigsten verwendete Energiequelle für Elektrofahrzeuge. Allerdings wird die Leistung von Li-Ionen-Akkus stark von der Betriebstemperatur beeinflusst. Der ideale Betriebstemperaturbereich für Lithium-Ionen-Batterien liegt bei 25 bis 40 Grad, und der maximale Temperaturunterschied zwischen verschiedenen Batterien beträgt weniger als 5 Grad. Das Arbeiten in einer Umgebung mit niedrigen oder hohen Temperaturen führt zu einer Verschlechterung der Batterieleistung, einer verkürzten Lebensdauer und sogar zu einem thermischen Durchgehen. Daher ist ein hervorragendes Batterie-Wärmemanagementsystem (BTMS) unbedingt erforderlich, um den sicheren und effizienten Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten.
Je nach Kühlstrategie kann BTMS in ein passives Kühlsystem, ein aktives Kühlsystem und ein Hybridsystem, das Passiv und Aktiv kombiniert, unterteilt werden. Bei passiven Kühlsystemen entsteht kein zusätzlicher Stromverbrauch, aber sie können das Kühlsystem auch nicht steuern, um die Kühlrate zu ändern. Implementieren Sie spezielle Materialien oder Wärmeableitungsstrukturen auf der Oberfläche von Lithium-Ionen-Batterien, um eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen der Batterie und der Außenumgebung zu erreichen. Typische Beispiele sind natürliche Luftkonvektion, Phasenwechselmaterialien (PCMs) und Wärmerohre.
Passive Luftkühlung hat eine geringe Kühlleistung und ist nicht für die Kühlung von Li-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte geeignet. PCMs sind in der Lage, beim Auftauen große Energiemengen zu speichern und wieder abzugeben, und haben in den letzten Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. Die Hauptvorteile der Einbindung von PCM in BTMS sind eine gute Gleichmäßigkeit der Zelltemperatur und eine flexible Geometrie. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von PCM behindert jedoch die Wärmeableitungsrate der Batterie, was unter Bedingungen mit hoher Lade- und Entladegeschwindigkeit ernsthafte versteckte Gefahren birgt. Daher ist es sehr wichtig, ein Batterie-Wärmemanagementsystem für Elektrofahrzeuge mit neuer Energie mit hervorragender Wärmeableitungsleistung zu entwickeln.
