Plăcă de răcire lichidă pentru pachetul de baterii

Placa de răcire lichidă a pachetului de baterii este o componentă de bază pentru gestionarea termică a bateriilor în vehiculele cu energie nouă, sistemele de stocare a energiei și alte industrii. Realizează o egalizare eficientă a temperaturii pachetului de baterii prin intermediul unui substrat metalic de înaltă conductivitate termică și a structurii canalului de flux microcanal. Tehnologiile sale de bază includ proiectarea răcirii cu două fețe (suprafața de contact ≥ 80%), optimizarea rezistenței la debitul microcanalelor (scăderea presiunii ≤ 50kPa), materialul compus de schimbare a fazei (capacitatea de căldură crescută cu 30%), etc., adaptat nevoilor de dizipare a căldurii bateriilor cu densitate energetică ridicată (cum ar fi NCM811, LFP) în scenarii de încărcare rapidă (≥ 3C) și descărcare de mare putere (≥ 200kW), asigurând că diferența de temperatură a pachetului de baterii este ≤ 5 ℃ și durata de viață este prelungită cu 20%.

2 Caracteristici de bază

1. Conducerea eficientă a căldurii și controlul temperaturii

Conductivitate termică:

Date: Substratul este realizat din aliaj de aluminiu 6061-T6 (conductivitate termică 167 W / m · K) sau structură compuză de aluminiu de cupru (grosimea stratului de cupru 1,5 mm, conductivitate termică 398 W / m · K), care este cu 74% -315% mai mare decât aluminiul turnat sub formă de matrice tradițional (96 W / m · K).

Cas: Ningde Era CTP 3.0 plăcea de răcire lichidă adoptă substrat compus de cupru și aluminiu, iar rezistența termică de contact este redusă la 0,005 ℃ · în ² / W, care este potrivită cu nano gel conductor termic (rezistență termică 0,003 ℃ · în ² / W) pentru a obține rezistența termică între modulul bateriei și plăcea de răcire lichidă ≤ 0,01 ℃ · în ² / W.

Performanța uniformității temperaturii:

Dati: Utilizând canale duble de intrare și de ieșire (lățime de canal 0,8-1,2 mm, adâncime 1,5-2 mm) și deflectoare ondulate (înălțime de undă 3mm, distanță de undă 5mm), diferența de temperatură a pachetului de baterii este controlată în ± 2 ℃ (la rata de descărcare 2C), care este cu 60% mai mică decât schema de canal de intrare și ieșire unică.

Testare: Când lichidul de răcire 3M (FC-72, capacitatea de căldură specifică 1,2 kJ / kg · K) este circulat la o rată de debit de 1,5 m / s, coeficientul de transfer de căldură convectivă atinge 8000-12000 W / m ² · K, iar cea mai înaltă temperatură a suprafeței bateriei este redusă cu 25 ℃ în comparație cu răcirea naturală.

2. rezistență ușoară și structurală

Optimizarea densității:

Date: Densitatea plăcii răcite cu lichid din aliaj de aluminiu este de 2,7 g / cm³, care este cu 69,7% mai ușoară decât cea a plăcii răcite cu lichid din cupru (8,9 g / cm³). Luând ca exemplu placa răcită cu lichid Tesla Model 3, greutatea unei singure piese a fost redusă de la 8,5 kg în soluția de cupru la 2,6 kg, ceea ce a dus la o reducere a greutății de peste 50 kg și la o creștere cu 3-5% a intervalului.

Materiale compuse: Folosind substrat din polimer armat cu fibra de carbon (CFRP) (conductivitate termică de 5 W/m · K, densitate de 1,5 g/cm ³) și compozit de canal de flux metalic, greutatea este redusă în continuare cu 40%, potrivită pentru scenarii ultra ușoare, cum ar fi pachetele de baterii pentru drone.

Proprietăți mecanice:

Date: rezistență la randament ≥ 240MPa (starea T6), rezistență la impact (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², trecerea testelor de impact rece și fierbinte (1000 de cicluri) de la -40 ℃ la 120 ℃ fără fisuri, potrivite pentru condiții de lucru dure de accelerare a vibrațiilor bateriei 15g (continuă timp de 10 ore).

etanșare: se utilizează canalul de flux de sudură cu laser (rezistența sudurii ≥ 80% din rezistența substratului), detectorul de scurgeri al spectrometrului de masă cu heliu detectează rata de scurgeri ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m³/s, reducând riscul de scurgere a lichidului de răcire cu 99%.

3. Rezistență la coroziune și fiabilitate

Tratament de suprafață:

Date: Suprafața substratului este acoperită cu acoperire cu fosfor de nichel (grosimea 5-10 μm) sau acoperire nanoceramică (duritatea HV 800-1000), iar testul de pulverizare cu sare (ASTM B117) nu arată nicio coroziune după 2000 de ore, care este de 6,7 ori mai rezistentă la coroziune decât vopseaua obișnuită (300 de ore).

Caz: Placa de răcire lichidă BYD Han EV adoptă acoperire cu fosfor de nichel și tratament de etanșare cu siliciu organic, care este potrivit pentru medii extreme, cum ar fi umiditatea ridicată în Hainan și solul alcalin salin în nord. Costurile de întreținere sunt reduse cu 70% pe durata de viață de 10 ani.

Rezistenţă la îngheţ:

Date: Proiectul canalului de flux rezervă spațiu de expansiune de 5%, combinat cu lichid de răcire pe bază de etilenglicol (punctul de înghețare -40 ℃) și a trecut testele de ciclu de temperatură (500 de cicluri) de la -50 ℃ la 120 ℃ fără deformare. În comparație cu sistemele de răcire cu apă pură, rezistența la îngheț este crescută de 20 de ori.

Proiect anti-blocare: Un ecran de filtru din oțel inoxidabil de 200 de plase este instalat la intrarea canalului de flux, combinat cu un dispozitiv de filtrare online a lichidului de răcire (precizie de filtrare de 10 μm), cu o rată de îndepărtare a impurităților de ≥ 99%, pentru a evita blocarea microcanalelor.

4. Efectivitatea costurilor și capacitatea de producție în masă

Costul de fabricație:

Date: Costul unei singure plăci răcite cu lichid din aliaj de aluminiu este de 15-25 $ (mărimea lotului de peste 100.000 de bucăți), care este cu 60% mai mică decât soluția de cupru și cu 40% mai mică decât procesul de ștampilare + lipire. Ciclul de dezvoltare a matriței este de 20-30 de zile, cu o capacitate de producție de 5000 de bucăți pe zi (8 ore), potrivită pentru producția pe scară largă.

Comparația procesului: Sudura cu amestecare de frecare (FSW) înlocuiește lipirea tradițională, creștend eficiența sudurii de trei ori, reducând consumul de energie cu 50% și creștend rezistența sudurii cu 40%. Este potrivit pentru structuri de canal complexe.

Flexibilitate de personalizare:

Date: Suportă proiectare personalizată cu lățime de canal de 0,5-2mm și adâncime de 1-3mm, cu un factor de complexitate de ≤ 8 (circumferență ² / suprafață). Se poate obține canal gradient (lățime de intrare 1,2 mm → ieșire 0,8 mm), canal curbat 3D și alte structuri neregulate, adaptându-se la diferite aspecte ale modulului bateriei.

3,Scenarii și soluții tipice de aplicare

1. Noua baterie de alimentare a vehiculelor de energie

Vehiculul electric pur (BEV):

Structura: placă de răcire lichidă cu microcanal cu strat dublu (distanță de canal de 1,5 mm, adâncime de 2 mm), integrată cu găuri de instalare a supapei rezistente la explozie, sloturi de fixare a modulului bateriei și strat de izolare (grosime de 0,1 mm).

Performanță: potrivit pentru platforma de înaltă tensiune 800V, cu o diferență de temperatură a pachetului de baterii de ≤ 3 ℃ și o rezistență termică de 0,02 ℃ / W în timpul încărcării rapide (≥ 3C), îndeplinind cerința unei durate de viață de 10 ani / 1,2 milioane de kilometri.

Vehiculul electric hibrid (HEV):

Structură: placa răcită cu lichid compusă din cupru și aluminiu (strat de cupru 1mm + strat de aluminiu 5mm), scut electromagnetic placat cu nichel de suprafață, strat absorbător de căldură din materialul de schimbare a fazei (PCM) încorporat (punctul de topire 45 ℃).

Caz: Toyota Prius baterie pachet lichid răcit placă, temperatura de joncțiune IGBT ≤ 120 ℃ la puterea maximă de 150 kW, redusă cu 20 ℃ în comparație cu soluția de aluminiu pur, și riscul de fugă termică redus cu 80%.