Связаться с нами
Эффективные решения по управлению тепловым режимом для литий-ионных аккумуляторных батарей электромобилей
Производительность, долговечность и безопасность литий-ионных аккумуляторов неразрывно связаны с их рабочей температурой. Эффективная система терморегулирования (TMS) необходима для обеспечения производительности, безопасности и срока службы этих аккумуляторов. Её значение многогранно:
Гарантия безопасности: Повышенные температуры (обычно >60°C) могут привести к расплавлению внутреннего сепаратора аккумулятора, что может привести к короткому замыканию. Это может спровоцировать тепловой пробой, катастрофическое событие, приводящее к возгоранию или взрыву.
Поддержание производительности: Аккумуляторы работают с максимальной эффективностью заряда/разряда только в оптимальном диапазоне температур (обычно от 20°C до 40°C). Низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что приводит к резкому падению мощности и ёмкости. Высокие температуры ускоряют необратимые химические реакции, приводя к необратимой потере ёмкости.
Увеличенный срок службы: Исследования показывают, что при повышении рабочей температуры на каждые 10°C скорость деградации аккумулятора примерно удваивается. Точная система терморегулирования поддерживает аккумулятор в оптимальном диапазоне температур, значительно продлевая срок его службы.
Равномерность температуры: Большой перепад температур между отдельными ячейками в блоке создаёт «эффект цепной передачи», при котором некоторые ячейки перезаряжаются или переразряжаются, ускоряя снижение производительности и старение всего блока. Эффективное терморегулирование должно минимизировать разницу температур между ячейками (в идеале <5°C).
Целевые стратегии для различных областей аккумуляторной системы
Типичный аккумуляторный блок можно разделить на три критических уровня терморегулирования, каждый из которых требует отдельной стратегии:
Уровень 1: Клеточный уровень. Основное внимание уделяется «Поглощению и проводимости тепла».
Цель: Быстро поглощают тепло, выделяемое во время циклов заряда/разряда, и эффективно отводят его. Это обеспечивает равномерную температуру по всему элементу и предотвращает образование локальных горячих точек.
Задача: Между ячейками и внутри их скоплений существуют зазоры. Поскольку воздух плохо проводит тепло, эти пространства необходимо заполнять материалами, создающими эффективные тепловые пути.
Стратегия:
Термические силиконовые прокладки:
Местоположение: Заполнение больших зазоров между ячейками (обычно 0,5–3 мм); между ячейками и боковыми/торцевыми пластинами.
Преимущества: Отличное сочетание высокой теплопроводности (на выбор, например, 1,5 Вт/м·К, 2,0 Вт/м·К, 3,0 Вт/м·К), высокой сжимаемости (компенсирует допуски и поглощает вибрацию) и превосходной электроизоляции. Идеальный выбор для заполнения больших зазоров и обеспечения структурной поддержки.
Значение: Непосредственно отводит тепло от клеток и способствует равномерности температуры, предотвращая появление горячих точек.
Материалы с изменяемой фазой (PCM):
Местоположение: Обернут вокруг цилиндрических клеток или заполнен между призматическими/карманными клетками.
Преимущества: Революционное решение. В нормальном режиме работы PCM проводит тепло в твёрдом состоянии. Когда температура элемента достигает точки плавления PCM (например, 45°C), он поглощает значительное количество скрытой теплоты при плавлении, эффективно подавляя быстрый рост температуры и обеспечивая критически важный буфер безопасности.
Значение: Обеспечивает «интеллектуальное» терморегулирование, идеально подходит для управления пиковым тепловыделением при переходных процессах высокой мощности (например, быстром ускорении) и является ключевым материалом для предотвращения теплового пробоя.
Термопроводящие двусторонние ленты:
Местоположение: Надежное крепление датчиков температуры, плат отбора проб FPC/PCB и других небольших компонентов непосредственно к поверхностям ячеек или шинам.
Преимущества: Обеспечивают как прочную адгезию, так и теплопроводность, гарантируя, что датчики точно измеряют истинную температуру ячейки, избегая неточностей, вызванных воздушными зазорами.
Уровень 2: Уровень модулей и пакетов. Основное внимание уделяется «теплопередаче и гомогенизации температуры».
Цель: Эффективно передает тепло, собранное от нескольких ячеек внутри модуля, в систему охлаждения блока (например, жидкостные охлаждающие пластины, воздушные каналы), обеспечивая при этом температурный баланс между модулями и во всем блоке.
Стратегия:
Термосиликоновые ленты:
Местоположение: Обертывается вокруг отдельных ячеек или небольших модулей.
Преимущества: Обеспечивают базовую электроизоляцию и теплозащиту. Они тонкие, гибкие и легко наносятся, что делает их идеальными для первоначального объединения, изоляции и умеренной температурной гомогенизации групп ячеек.
Термические силиконовые прокладки (повторное рассмотрение):
Местоположение: Между основанием модуля и жидкостной охлаждающей пластиной; между аккумуляторным модулем и нижним корпусом блока.
Преимущества: Это одно из самых критически важных применений. Даже при прецизионной обработке поверхностей остаются микроскопические зазоры. Термопрокладки заполняют эти микроразмерные пустоты, минимизируя тепловое сопротивление на границе раздела и максимизируя эффективность охлаждения. Выбор прокладок с низкой твёрдостью и высокой сжимаемостью имеет ключевое значение для обеспечения соответствия большой площади.
Термический гель-заполнитель зазоров или силиконовые прокладки с высокой проводимостью:
Местоположение: Наносится методом дозирования или трафаретной печати между ячейками/модулями и охлаждающей пластиной на высокоавтоматизированных производственных линиях.
Преимущества: Жидкое нанесение позволяет идеально заполнить любые неровности поверхности, достигая практически нулевого теплового контактного сопротивления. После отверждения образует упругий, амортизирующий эластомер. Идеально подходит для автомобилей премиум-класса, где максимальная тепловая эффективность имеет первостепенное значение.
Уровень 3: Упаковка во внешнюю среду — основное внимание уделяется «максимальному рассеиванию тепла и изоляции»
Цель: Отводит накопленное тепло во внешнюю среду через систему охлаждения. При этом корпус аккумуляторной батареи должен обладать теплоизоляционными свойствами для защиты внутренних элементов от экстремальных условий окружающей среды (например, летнего солнца, зимнего холода).
Стратегия: Используйте теплоизоляционные материалы внутри аккумуляторной батареи, чтобы смягчить воздействие внешней температуры окружающей среды на внутреннюю температуру ядра.
Расширенное применение наших материалов (потенциальное развитие):
Аэрогелевые одеяла:
Местоположение: Ламинируется на внутреннюю поверхность верхней крышки аккумуляторного блока или используется в качестве барьера между модулями.
Преимущества: Представляют собой новейшее достижение в области теплоизоляции. Их нанопористая структура эффективно блокирует теплопередачу. В случае теплового разгона в одном из модулей аэрогель может значительно замедлить распространение тепла на соседние модули и крышку аккумуляторной батареи, что позволяет выиграть время, необходимое для обеспечения безопасности пассажиров.
Рекомендация: Интеграция решений на основе аэрогеля с нашим существующим портфелем проводящих материалов позволит нам предложить полный комплекс услуг: от «Эксплуатационного терморегулирования» до «Защиты от теплового разгона».
Заключение
Систематически и стратегически применяя наш портфель Термосиликоновые прокладки, материалы с фазовым переходом, термосиликоновые ленты и теплопроводящие ленты, мы можем создать комплексную, эффективную и безопасную систему терморегулирования для аккумуляторных батарей электромобилей.
На клеточном уровне: ПКМ<р> и <р>Термоподушечки обеспечивают эффективное поглощение и отвод тепла у источника.
На уровне модуля: Термоподушечки<р> и <р>Заполнители пробелов оптимизируйте контакт интерфейса с системой охлаждения, максимизируя рассеивание тепла.
На системном уровне: Термоленты<р> и <р>Проводящие ленты закрепите и изолируйте вспомогательные компоненты.
У нас есть множество решений для терморегулирования литий-ионных аккумуляторных батарей электромобилей. Если вам нужна дополнительная информация, обращайтесь к нам — мы будем рады вас видеть!