Litija jonu akumulatora termiskās vadības tehnoloģija
Litija jonu akumulatori ieņem nozīmīgu vietu pasaules enerģijas un patērētāju akumulatoru tirgū, tāpēc to siltuma pārvaldības tehnoloģijai nozarē vienmēr ir pievērsta liela uzmanība. Šīs tehnoloģijas attīstās no vienkāršas dzesēšanas bez gaisa līdz salikta dzesēšanai, un katrai tehnoloģijai ir savas īpašības un izaicinājumi. Tālāk ir detalizēti aprakstītas dažādas dzesēšanas tehnoloģijas.
gaisa dzesēšana.
Gaisa dzesēšanu var iedalīt pasīvajā dabiskajā dzesēšanā un aktīvajā piespiedu dzesēšanā. Abas metodes izmanto gaisa plūsmu, lai noņemtu akumulatora radīto siltumu un panāktu dzesēšanu. Tās priekšrocības ietver vienkāršu struktūru, zemas izmaksas, vides aizsardzību un bez piesārņojuma.
Dabiskā dzesēšana: šī ir pasīvā dzesēšanas tehnoloģija, kas prasa tikai dzesēšanas gaisa kanālu dizainu. Piemēram, agrīnā Nissan Leaf elektroauto izmantoja šo dzesēšanas metodi. Tomēr ar šo metodi ir grūti apmierināt enerģijas akumulatoru efektīvas dzesēšanas vajadzības, un tā var ietekmēt akumulatora darbības laiku.
Piespiedu gaisa dzesēšana: Salīdzinot ar dabisko dzesēšanu, šī tehnoloģija palielina gaisa plūsmu un uzlabo dzesēšanas efektu, pievienojot ventilatorus un citu aprīkojumu. Bet tas nozīmē arī palielinātu troksni un enerģijas patēriņu. Turklāt, pielāgojot gaisa plūsmas kanāla formu, dzesēšanas efektu var vēl vairāk uzlabot.
Šķidruma dzesēšanas tehnoloģija
Šķidruma dzesēšana izmanto dzesēšanas šķidrumu, lai veiktu akumulatora siltuma apmaiņu, efektīvi un ātri izkliedējot siltumu. Šī tehnoloģija ir sadalīta tiešā šķidruma dzesēšanā un netiešā šķidruma dzesēšanā. Tiešā šķidruma dzesēšanā dzesēšanas šķidrums ir tiešā saskarē ar akumulatoru, piemēram, iegremdēšanas šķidruma dzesēšana. Netiešā šķidruma dzesēšana nodrošina dzesēšanas efektu, izmantojot īpašas sastāvdaļas, piemēram, dzesēšanas plāksnes.
Dzesēšanas plāksnes šķidruma dzesēšana
Salīdzinot ar gaisa dzesēšanu, dzesēšanas plākšņu šķidruma dzesēšanas tehnoloģija ir efektīvāka, un dzesēšanas plāksnes galvenokārt ir izgatavotas no alumīnija vai alumīnija sakausējuma, un izmaksas ir salīdzinoši zemas. Galvenais pētniecības virziens ir dzesēšanas plāksnes struktūras un šķidruma plūsmas raksturlielumu optimizēšana, lai vienkāršotu ražošanas procesu un palielinātu tā efektivitāti.
Jaunākie pētījumi ir vērsti uz dzesēšanas šķidruma kanālu konstrukciju un dzesēšanas šķidruma plūsmas virzienu. Piemēram, daži eksperti izstrādāja jauna veida šķidruma dzesēšanas plāksni, kuras pamatā ir serpentīna plūsmas kanāls. Šis jaunais dizains noteiktos apstākļos var ievērojami uzlabot dzesēšanas efektivitāti. Daži eksperti ir izstrādājuši arī šūnveida struktūras dzesēšanas plāksni, kuras pamatā ir kvadrātveida baterijas. Šis dizains uzlabo siltuma izkliedes efektu, pievienojot dzesēšanas kanālus. Visi šie pētījumi norādīja, ka saprātīgs dzesēšanas šķidruma kanāla dizains un plūsmas virziens ir kritiski svarīgi temperatūras viendabīgumam. Kopumā dzesēšanas plākšņu šķidruma dzesēšanas tehnoloģija ir diezgan nobriedusi un plaši izmantota dažādās elektriskās iekārtās.
Kopumā aukstās plāksnes šķidruma dzesēšanas tehnoloģija ir ļoti efektīva lielākajai daļai lietojumu scenāriju. Tā galvenajiem materiāliem, piemēram, varš un alumīnijs, ir labas siltumvadītspējas īpašības un tie ir vidēji rentabli, tāpēc tie ir ideāli piemēroti lietošanai elektriskajos transportlīdzekļos vai citās iekārtās ar augstām dzesēšanas prasībām. Praktiskajos lietojumos, lai nodrošinātu augstas kvalitātes dzesēšanas efektus, ir nepieciešams izveidot atbilstošus dzesēšanas kanālus un izvēlēties piemērotus materiālus, pamatojoties uz akumulatora tipu un struktūru.
Iegremdējamā šķidruma dzesēšana
Iegremdējamā šķidruma dzesēšanas tehnoloģija pilnībā iegremdē akumulatoru un citus siltumu radošos komponentus dzesēšanas šķidrumā. Salīdzinot ar tradicionālo gaisa dzesēšanu, šī tehnoloģija samazina troksni un enerģijas patēriņu, kā arī labāk kontrolē akumulatora temperatūru. Neskatoties uz šīs tehnoloģijas izcilajiem rezultātiem, tās galvenais trūkums ir salīdzinoši lielais sistēmas svars un tilpums, kas ierobežo tās pielietojumu elektriskajos transportlīdzekļos. Taču fiksētas enerģijas uzkrāšanas spēkstacijām šī tehnoloģija ir ideāla.
Iegremdēšanas šķidruma dzesēšanā kā dzesēšanas šķidrumu galvenokārt izmanto izolācijas eļļu un fluorētu šķidrumu, lai gan izmaksas ir augstākas. Tomēr pētījumi ir pierādījuši, ka šī dzesēšanas tehnoloģija var nodrošināt, ka akumulatora vidējā temperatūras paaugstināšanās nepārsniedz 5 grādus un temperatūras starpība starp elementiem ir tikai 2 grādi. Tas palīdz uzlabot enerģijas uzkrāšanas spēkstaciju kalpošanas laiku un drošību.
Fāzes maiņas materiāla dzesēšanas tehnoloģija
Akumulatora siltuma pārvaldības tehnoloģija, kuras pamatā ir fāzes maiņas materiāli (PCM), ir novatoriska metode, kas uztur akumulatoru optimālā temperatūrā, izmantojot PCM siltuma uzkrāšanas un atbrīvošanas īpašības. Šai pieejai ir vairākas priekšrocības: tai nav nepieciešama papildu enerģija, tai nav kustīgu daļu, tai ir maz apkopes, un tā labi nodrošina vienmērīgu akumulatora temperatūru.
Pašlaik termopārvaldībā visbiežāk izmantotie PCM materiāli ir: Organiskie materiāli, piemēram, parafīni, alkāni un organiskās skābes.
Neorganiskie materiāli, piemēram, ūdens šķīdumi, sāls hidrāti un kausēti sāļi.
Eitektiskie materiāli
Tomēr pašas PCM siltumvadītspēja nav augsta, tāpēc parasti tiek pievienoti citi materiāli, piemēram, vara putas, uzpūsts grafīts un nanodaļiņas, lai uzlabotu tā siltumvadītspēju. Tas var arī atrisināt dažas PCM fiziskas problēmas, piemēram, plūstamības problēmas pēc fāzes maiņas.
Lai to saprastu intuitīvāk, mēs varam atsaukties uz dažiem neseniem pētījumiem. Piemēram, daži eksperti izveidoja kompozītu fāzes maiņas materiālu, kas sastāv no laurīnskābes un parafīna vaska, kas apvienots ar paplašinātu grafītu. Šis materiāls veiksmīgi samazināja noteikta akumulatora maksimālo temperatūru līdz 42,39 grādiem. Citi pētījumi arī ir parādījuši, ka PCM dzesēšanas efektu var vēl vairāk uzlabot, ja to apvieno ar citām dzesēšanas metodēm, piemēram, gaisa dzesēšanu.
Termoelektriskā dzesēšanas tehnoloģija
Termoelektriskā dzesēšana ir uzlabota aktīvās dzesēšanas tehnoloģija, kuras pamatā ir Peltjē efekts. Vienkārši sakot, kad elektriskā strāva iet cauri konkrētam materiālam, tā absorbē siltumu no vienas puses un izdala to no otras puses, radot dzesēšanas efektu. Šīs tehnoloģijas galvenās priekšrocības ir šādas: nav aukstumaģentu, zems enerģijas patēriņš, ātra palaišana, laba stabilitāte, zems trokšņa līmenis un nav kustīgu daļu. Taču ir arī acīmredzamas problēmas, piemēram, zema dzesēšanas efektivitāte un grūtības lielu ierīču ražošanā.
Pētnieki ir veikuši lielu skaitu eksperimentu, lai optimizētu šīs tehnoloģijas pielietojumu akumulatoru siltuma pārvaldības sistēmās. Piemēram, daži eksperti izstrādāja sistēmu, kas apvieno dubultās silīcija dioksīda dzesēšanas plāksnes ar vara sietu un gaisa dzesēšanu. Viņi atklāja, ka silīcija dioksīda dzesēšanas plāksnes biezums ir saistīts ar akumulatora temperatūras veiktspēju, un tika noteikts, ka optimālais biezums ir 1,5 mm. Citā pētījumā tika apvienota termoelektriskā dzesēšana ar šķidruma dzesēšanu, un eksperimenti ir parādījuši, ka šī kombinācija var efektīvi uzlabot dzesēšanas efektu.
