Con il rapido sviluppo dell’industria dei veicoli elettrici, l’uso di veicoli elettrici puri è diventato sempre più comune. Durante il normale funzionamento di un'auto, le batterie al litio generano molto calore. Per garantire il funzionamento sicuro delle batterie al litio, è necessario effettuare la gestione termica delle batterie al litio dei veicoli elettrici.
Le tecnologie di raffreddamento ad aria e di raffreddamento a liquido comunemente utilizzate attualmente hanno scarsi effetti di controllo della temperatura, tubazioni complesse e un maggiore consumo energetico. Analizzando le ragioni principali della generazione di fonti di calore nelle batterie al litio per veicoli elettrici puri e utilizzando un modello di generazione di calore per analizzare la generazione di calore durante il funzionamento del veicolo, questo documento riassume i metodi di gestione termica per le batterie al litio utilizzando raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido, calore raffreddamento dei tubi, raffreddamento dei materiali a cambiamento di fase e metodi di raffreddamento dei compositi
Il metodo a piastra fredda a liquido trasferisce il calore attraverso il flusso di un fluido. Rispetto ai sistemi di raffreddamento ad aria, presenta un coefficiente di scambio termico più elevato e una velocità di raffreddamento maggiore, ma richiede costi di produzione più alti e requisiti di tenuta più stringenti, il che non favorisce la realizzazione di progetti leggeri. Veicoli elettrici come BYD, Geely Emgrand e Tesla utilizzano tutti il raffreddamento a liquido per la gestione termica delle loro batterie.
CTP3 rilasciato da CATL La batteria Kirin è dotata di una piastra raffreddata ad acqua posizionata tra le grandi facce delle celle della batteria, migliorando notevolmente l'efficienza di scambio termico delle celle. Di seguito verranno analizzati i risultati della ricerca sui metodi di raffreddamento a liquido. TANG et al. ha utilizzato un metodo di raffreddamento a liquido a tubo piatto a microcanali basato su un angolo di contatto superficiale con gradiente di 15 °, che può controllare la temperatura entro 35 ° C e la differenza di temperatura entro 2 ° C con una velocità di scarico di 2 ° C entro 58 ℃.
WANG et al. ha utilizzato un algoritmo genetico multi-obiettivo per ottimizzare il canale a forma di serpente e i parametri della velocità del flusso dell'acqua, determinando una temperatura massima di 311 per il modulo batteria da 2K scesa a 308 6K, la pressione massima da 578 9Pa scesa a 502 0Pa, con una temperatura media di 308 7K è sceso a 306 0K, con un buon effetto di controllo della temperatura.
Per la piastra di raffreddamento della batteria, utilizziamo solitamente il processo di saldatura per attrito (Stincing Friction Welding) o la tecnologia a profilo per realizzare lo scambio del liquido refrigerante. In pratica, il liquido della zona fredda, sotto l'azione del canale di flusso, assorbe il calore generato dalla batteria sulla piastra di raffreddamento e lo dissipa nell'aria tramite un compressore o un refrigeratore.
La temperatura è un fattore chiave che influenza le prestazioni delle batterie agli ioni di litio nei veicoli elettrici e una gestione termica efficiente delle batterie agli ioni di litio è di grande importanza per lo sviluppo di veicoli elettrici puri. Attualmente, il raffreddamento ad aria e il raffreddamento a liquido sono i più utilizzati sul mercato. La gestione termica dei materiali compositi a cambiamento di fase è ancora in fase di ricerca sperimentale a causa del suo avvio tardivo. Ha un elevato calore latente e un'eccellente uniformità della temperatura, che può raggiungere una gestione termica a consumo energetico pari a zero.
Tuttavia, la gestione termica di un singolo materiale composito a cambiamento di fase deve ancora essere migliorata in termini di conduttività termica, prestazioni di controllo della temperatura, prevenzione delle perdite, ritardo di fiamma e altri aspetti. Con la tendenza all’aumento delle prestazioni complessive dei veicoli elettrici puri, è difficile che un unico metodo di gestione termica soddisfi la domanda.
La combinazione di più metodi di raffreddamento può integrare i reciproci punti di forza e sfruttare appieno le prestazioni di gestione termica, che rappresenta la tendenza futura dello sviluppo dei metodi di gestione termica. Durante il processo di ricerca, è necessario condurre test approfonditi sul sistema di gestione termica della batteria, nonché sulla sicurezza e stabilità del sistema di gestione termica, per garantirne la fattibilità economica e l’idoneità per la produzione su larga scala.