Сравнение методов охлаждения отвода тепла от литий-ионного аккумулятора: воздушное охлаждение против. жидкостное охлаждение против. охлаждение материала с фазовым переходом по сравнению с. гибридное охлаждение

В области технологии литий-ионных аккумуляторов, специально для силовых и энергетических аккумуляторов (например, батареи в контейнерных системах хранения энергии), однородность температуры внутри аккумуляторного модуля является ключевым фактором общей производительности. Значительная разница температур между аккумуляторными модулями может усугубить несоответствие внутреннего сопротивления и емкости.. Через некоторое время, это может привести к перезарядке или чрезмерной разрядке определенных элементов батареи., которые могут повлиять на срок службы и производительность аккумулятора и могут представлять угрозу безопасности.. Следовательно, поддержание оптимальной рабочей температуры имеет решающее значение для эффективной работы литий-ионного аккумулятора.. Рассеяние тепла аккумуляторной батареи, Также называемая технология охлаждения с терморегулированием играет ключевую роль в этом отношении.. Он предполагает передачу внутреннего тепла во внешнюю среду через охлаждающую среду., тем самым снижая внутреннюю температуру. Этот процесс особенно важен для литий-ионных аккумуляторов., которые очень чувствительны к изменению температуры. Чрезмерное тепло может вызвать побочные реакции., например, пленка на границе раздела с твердым электролитом (ШЕСТЬ фильмов) разложение внутри аккумулятора, что может серьезно повлиять на срок службы аккумулятора. Следовательно, эффективная система отвода тепла от батареи важна для улучшения общей производительности аккумуляторной батареи..

В настоящий момент, распространенные методы рассеивания тепла литий-ионных аккумуляторов:: воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, Охлаждение материала с фазовым переходом и гибридное охлаждение. Здесь мы подробно рассмотрим эти виды рассеивания тепла..

1. Воздушное охлаждение

Воздушное охлаждение, в основном с использованием воздуха в качестве среды для теплообмена, охлаждает нагретый литий-ионный аккумулятор за счет циркуляции воздуха. Это распространенный метод отвода тепла для литий-ионных аккумуляторов., который пользуется популярностью из-за его простоты и экономичности..

а. Принцип

Воздушное охлаждение литий-ионных аккумуляторов достигается двумя основными способами.:

Естественное конвекционное охлаждение: Этот метод использует естественный поток воздуха для рассеивания тепла.. Это пассивная система, в которой окружающий воздух циркулирует вокруг аккумуляторной батареи., поглощая и отводя тепло, выделяемое аккумулятором.

Принудительное конвекционное охлаждение: По сравнению с естественной конвекцией, при принудительном конвекционном охлаждении используются вентиляторы или специально разработанные воздуховоды для формирования соответствующего воздушного потока в определенном пространстве с целью отвода тепла..

Разница между ними в том, что воздух течет с разной скоростью., и в дизайне принято сравнивать охлаждающий эффект путем сравнения различных скоростей воздушного потока.. Различная конструкция воздуховыпускного отверстия приведет к различному распределению поля скорости и поля температуры..

б. прибор

Эффективность воздушного охлаждения во многом зависит от конструкции канала воздушного потока.. Он может очень хорошо соответствовать электромобилям и крупным проектам по хранению энергии., наличие входных и выходных отверстий на каждом конце аккумуляторной батареи может способствовать более равномерному прохождению воздуха., тем самым эффективно охлаждая весь аккумуляторный блок.

Регулировка расстояния между элементами аккумулятора способствует оптимальному потоку воздуха и обеспечивает равномерное охлаждение каждого элемента аккумулятора.. На верхней и нижней части батарей также можно использовать теплопроводящие материалы, такие как силиконовые прокладки.. Эти силиконовые подушечки помогают отводить тепло от участков, менее подверженных воздействию воздушного потока., тем самым улучшая общую эффективность охлаждения.

В более холодном климате, система воздушного охлаждения может включать в себя нагревательные элементы для предварительного нагрева аккумуляторов и обеспечения их работы в оптимальном температурном диапазоне.. Это гарантирует, что батареи не будут работать плохо из-за низких температур..

с. Преимущества и недостатки

Преимущества: Простота конструкции с воздушным охлаждением делает ее не только простой в реализации., но также легкий и простой в обслуживании. Эта простота экономит затраты, поскольку требуется меньше сложных компонентов.. Это широко применимый и экологически чистый метод..

Недостатки: тем не мение, воздушное охлаждение имеет ограниченную охлаждающую способность, низкий коэффициент теплопередачи и восприимчив к условиям окружающей среды. Снижение надежности в условиях перегрева или переохлаждения.. Менее эффективен при управлении высокими тепловыми нагрузками..

2. Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение подразумевает использование жидких охлаждающих сред, таких как вода., минеральное масло, гликоль, и т.д. для охлаждения. Обеспечивает лучшую теплообменную способность по сравнению с воздушным охлаждением..

а. Принцип

Принцип жидкостного охлаждения заключается в циркуляции охлаждающей жидкости в системе при прямом или косвенном контакте с элементами аккумулятора., чтобы отвести тепло, выделяемое аккумулятором, для рассеивания тепла. Обычно его разделяют на жидкостное охлаждение с прямым контактом и жидкостное охлаждение с непрямым контактом..

Прямое контактное жидкостное охлаждение: Речь идет о погружении аккумулятора непосредственно в охлаждающую жидкость., так, чтобы охлаждающая жидкость находилась в прямом контакте с аккумуляторной батареей для достижения цели рассеивания тепла.

Непрямое контактное жидкостное охлаждение: Речь идет об установке холодных пластин и проточных каналов вокруг батареи или между элементами батареи.. Охлаждающая жидкость протекает через эти каналы охлаждающей пластины и отводит тепло, выделяемое аккумулятором, для рассеивания тепла..

б. прибор

На практике, жидкостное охлаждение различается по сложности. Простые системы могут включать в себя простые конструкции каналов., в то время как более продвинутые системы могут использовать сложную компоновку для обеспечения равномерного распределения температуры по всем элементам батареи.. Это может включать оптимизацию материала холодной пластины., его положение относительно аккумулятора и выбор охлаждающей жидкости. Он может очень хорошо соответствовать электромобилям и крупным проектам по хранению энергии., в некоторых электромобилях, охлаждающая жидкость течет по каналам (похож на змею) которые окружают каждый элемент батареи для максимального поглощения тепла.

с. Преимущества и недостатки

Преимущества: Поскольку теплоноситель имеет более высокую теплоемкость и теплопроводность, чем воздух, процесс теплообмена жидкостного охлаждения более прямой, эффективный и закрытый, так это контроль температуры, Способность выравнивания температуры и эффект рассеивания тепла лучше, чем воздушное охлаждение. Более того, он очень гибок и может быть спроектирован и отрегулирован в соответствии с конкретными условиями аккумуляторной системы с точки зрения охлаждающей пластины., трубопровод и теплоноситель. И внешняя среда мало на что влияет., и он по-прежнему эффективен в различных условиях окружающей среды.

Недостатки: Жидкостное охлаждение требует выбора подходящей охлаждающей жидкости., добавление дополнительных устройств циркуляции теплоносителя, и более высокие требования к его герметизации для предотвращения риска утечки.. Поэтому он конструктивно сложен, что затруднит поддержание на более позднем этапе, а также может увеличить размер и вес всего аккумуляторного блока., с более высокой стоимостью производства, чем воздушное охлаждение.

3. Охлаждение материала с фазовым переходом

а.Принцип

Охлаждение материала с фазовым переходом заключается в использовании материала с фазовым переходом в качестве охлаждающей среды., использование в процессе реакции изменения фазы физическое состояние изменяется для поглощения или выделения тепла батареи.

Материалы с фазовым переходом классифицируются как неорганические., органические и композитные материалы. Неорганические материалы с фазовым переходом, такие как графит и кристаллизационная вода, имеют высокую энтальпию фазового перехода, высокая теплопроводность, но также высокое переохлаждение и плохая термическая стабильность. Органические материалы с фазовым переходом, такие как парафин и уксусная кислота, не вызывают коррозии, имеют низкий переохлаждение и химически стабильны. Композитные материалы с фазовым переходом — это органические и неорганические материалы, которые используются вместе для обеспечения лучшего терморегулирования литий-ионных батарей..

б. прибор

Материалы с фазовым переходом, применяемые в литий-ионных аккумуляторных батареях, обычно требуют: высокая тепловая плотность материала, высокая скрытая теплота; высокая теплопроводность, быстрый процесс поглощения и выделения тепла. Хорошая стабильность, не легко разлагается, а также имеет побочные реакции с окружающими материалами, длительный жизненный цикл, не окажет вредного воздействия на систему.

с. Преимущества и недостатки

Преимущества: Лучший эффект контроля температуры и возможность однородной температуры, значительная теплопроводность и теплопоглощение материалов с фазовым переходом, компактная структура, высокая эффективность использования пространства.

Недостатки: Эффективное охлаждение с фазовым переходом требует точного контроля температуры.. Материалы с фазовым переходом могут быть дорогими и их, возможно, придется периодически заменять..

В итоге, в то время как охлаждение с фазовым переходом дает преимущества с точки зрения пассивного охлаждения и стабилизации температуры., требуется точный контроль температуры. Его часто используют в сочетании с другими методами охлаждения, чтобы обеспечить более комплексное решение по терморегулированию литий-ионных батарей., особенно в приложениях, где пространство ограничено и предпочтение отдается пассивному охлаждению.

4. Гибридное охлаждение

а.Принцип

Гибридное охлаждение литий-ионных аккумуляторов сочетает в себе два или более метода охлаждения, позволяющие воспользоваться преимуществами каждого из них.. Эта стратегия охлаждения устраняет ограничения одного метода охлаждения, объединяя преимущества одного метода охлаждения для достижения более эффективного управления температурным режимом..

Общие комбинации включают воздушное охлаждение и охлаждение материала с фазовым переходом., жидкостное охлаждение и охлаждение материала с фазовым переходом, и т.д.

б. прибор

На практике, гибридные системы охлаждения могут быть настроены в соответствии с конкретными потребностями в терморегулировании аккумуляторной батареи.. Они могут быть разработаны для адаптации к различным условиям эксплуатации и могут быть оптимизированы для эффективной работы с различными тепловыми нагрузками.. Такая адаптивность делает гибридное охлаждение привлекательным вариантом для различных применений., особенно там, где производительность и безопасность батареи имеют решающее значение.

с. Преимущества и недостатки

Преимущества: Комбинируя различные методы охлаждения, устранены недостатки, существующие в одном методе термического охлаждения. Различные тепловые нагрузки можно управлять более эффективно, что делает его пригодным для различных применений. И благодаря гибкости конструкции, его также можно лучше адаптировать к различным конфигурациям батарей и ограничениям по пространству..

Недостатки: Интеграция нескольких технологий охлаждения может привести к увеличению сложности и затрат по сравнению с системами с одним методом.. Достижение оптимального баланса и интеграции различных технологий охлаждения также требует тщательного проектирования и проектирования.. Через некоторое время, сложность гибридной системы может привести к более высоким требованиям к техническому обслуживанию.

Гибридное охлаждение литий-ионных аккумуляторов представляет собой комплексное решение, сочетающее в себе преимущества различных методов охлаждения для улучшенного управления температурным режимом.. Эти системы обеспечивают превосходную эффективность охлаждения и универсальность, одновременно увеличивая сложность и стоимость.. Их способность обеспечивать индивидуальную терморегулировку делает их особенно подходящими для современных аккумуляторов, где требуется безопасность., эффективность и срок службы имеют решающее значение.

В итоге, Выбор метода охлаждения литий-ионного аккумулятора зависит от тонкого баланса эффективности, расходы, сложность и требования к конкретному приложению. Воздушное охлаждение – это просто и экономично., но имеет ограниченную эффективность охлаждения, что делает его пригодным для менее требовательных применений или в сочетании с другими методами. Жидкостное охлаждение превосходно подходит для требовательных приложений благодаря превосходным возможностям теплопередачи., которые часто улучшаются за счет интеграции с охлаждением материала с фазовым переходом для улучшения однородности температуры.. Гибридное охлаждение включает в себя различные технологии охлаждения для лучшего управления температурой., особенно в приложениях с высокой плотностью и производительностью. Развитие этого разнообразного спектра технологий охлаждения открывает путь к более эффективному использованию., надежные и адаптируемые аккумуляторные системы будущего.

Как профессиональный производитель литий-ионных аккумуляторных модулей и аккумуляторных блоков., Lythbattery имеет профессиональную техническую команду, механизированные производственные линии и оборудование для испытаний продукции. Если у вас есть индивидуальные потребности в модулях литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторных блоках, Подходит для проектов, требующих сильного тока и хорошей сейсмостойкости. Мы решим ваши проблемы и удовлетворим ваши потребности в первый раз!

Компания Luoyang Tianhuan Energy Technology Co., ООО

Веб-сайт:www.lythbattery.com

Эл. почта:info@lythbattery.com