Akkumulátorcsomag folyékony hűtőlemez

Az akkumulátorcsomag folyékony hűtési lemeze az új energiajárművekben, energiatároló rendszerekben és más iparágakban az akkumulátorok hőkezelésének alapvető eleme. Az akkumulátorcsomag hatékony hőmérsékleti kiegyenlítését magas hővezetőképességű fém szubsztráton és mikrocsatorna áramlási csatorna szerkezetén keresztül ér el. A fő technológiák közé tartozik a kétoldalú hűtési tervezés (érintkezési terület ≥ 80%), a mikrocsatorna áramlási ellenállás optimalizálása (nyomáscsökkenés ≤ 50kPa), a fázisváltozási anyag kompozit (hőkapacitás 30%-kal növekedett), stb., amely a nagy energiasűrűségű akkumulátorok (például NCM811, LFP) hőeltörlési igényeihez igazodik gyors töltés (≥ 3C) és nagy teljesítményű kibocsátás (≥ 200kW) forgatókönyvekben, biztosítva, hogy az akkumulátorcsomag hőmérsékleti különbsége ≤ 5

2. Alapvető jellemzők

1. Hatékony hővezetés és hőmérséklet-szabályozás

Hővezetékenység:

Adatok: A szubsztrát 6061-T6 alumíniumötvözetből (hővezetékenység 167 W / m · K) vagy réz alumínium kompozit szerkezetből (réz rétegvastagság 1,5 mm, hővezetékenység 398 W / m · K) készült, ami 74% -315% -kal magasabb, mint a hagyományos öntött alumínium (96 W / m · K).

A Ningde Era CTP 3.0 folyadékhűtőlemez réz-alumínium kompozit szubsztrátot fogad el, és a érintkezési hőellenállás 0,005 ℃ · ² / W-ra csökkenik, amely a nano hővezető géllel (hőellenállás 0,003 ℃ · ² / W) egyeztethető, hogy elérje a hőellenállást az akkumulátormodul és a folyadékhűtőlemez között ≤ 0,01 ℃ · ² / W.

Hőmérséklet egységes teljesítmény:

Adatok: A kettős bemeneti és kettős kimeneti csatornák (csatornaszélesség 0,8-1,2 mm, mélység 1,5-2 mm) és hullámú deflektorok (hullámmagaság 3 mm, hullámtávolság 5 mm) használatával az akkumulátorcsomag hőmérsékletkülönbösségét ± 2 ℃ (2C-os kisütési sebességgel) szabályozzák, ami 60% -kal alacsonyabb, mint az egyetlen bemeneti és egyetlen kimeneti csatorna.

Teszt: Amikor a 3M hűtőfolyadék (FC-72, speciális hőkapacitás 1,2 kJ / kg · K) 1,5 m / s áramlási sebességgel kering, a konvektív hőátviteli együtthatója eléri a 8000-12000 W / m ² · K-t, és az akkumulátor legmagasabb felületi hőmérséklete 25 ℃-kal csökken a természetes hűtéshez képest.

2. Könnyű és szerkezeti szilárdság

Sűrűségoptimalizálás:

Adatok: Az alumíniumötvözet folyékony hűtésű lemez sűrűsége 2,7 g/cm ³, ami 69,7% -kal könnyebb, mint a réz folyékony hűtésű lemez (8,9 g/cm ³). Például a Tesla Model 3 folyadékhűtésű lemezét tekintve egy darab súlya 8,5 kg-ról 2,6 kg-ra csökkent a réz oldatban, ami több mint 50 kg-os súlycsökkenést és 3-5%-os tartománynövekedést eredményez.

Kompozit anyag: szénszál megerősített polimer (CFRP) szubsztrát (hővezetékenység 5 W/m · K, sűrűség 1,5 g/cm ³) és fém áramlási csatorna kompozit használatával a súly további 40% -kal csökkenik, alkalmas ultra könnyű forgatókönyvekre, például drón akkumulátorcsomagokhoz.

Mechanikai tulajdonságok:

Adatok: Társasági szilárdság ≥ 240MPa (T6 állapot), ütközési ellenállás (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², hideg és forró ütközési tesztek (1000 ciklus) -40 ℃ és 120 ℃ között repedések nélkül, alkalmas az akkumulátorcsomag rezgési gyorsulásának kemény munkakörülményeihez 15g (folyamatos 10 órán át).

Tömítés: lézeres hegesztési áramlási csatornát használnak (hegesztési erő ≥ a szubsztrát erősségének 80%-a), hélium tömegspektrométer szivárgási detektor szivárgási arányt észlel ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m ³/s, 99%-kal csökkenti a hűtőfolyadék szivárgásának kockázatát.

3. Korróziós ellenállás és megbízhatóság

Felületkezelés:

Adatok: A szubsztrát felületét nikkel-foszfor bevonattal (vastagság 5-10 μm) vagy nanokerámia bevonattal (keménység HV 800-1000) bevonták, és a sóspray teszt (ASTM B117) 2000 óra után nem mutat korróziót, ami 6,7-szer korrózióálló, mint a szokásos festék (300 óra).

A BYD Han EV folyékony hűtőlemez nikkel-foszfor bevonatot és szerves szilícium tömítési kezelést alkalmaz, ami extrém környezetekben alkalmas, mint például a magas páratartalom Hainanban és a sós alkális föld északban. A karbantartási költségek 70%-kal csökkennek a 10 éves élettartam alatt.

Fagyellenállás:

Adatok: Az áramlási csatorna tervezése 5% -os bővítési teret tartalmaz, etilén-glikol alapú hűtőfolyadékkal (fagyasztási pont -40 ℃) kombinálva, és deformáció nélkül átment a hőmérsékleti ciklustesztekben (500 ciklus). A tiszta vízhűtési rendszerekkel összehasonlítva a fagyatállóság 20-szor nő.

Az elzáródás elleni tervezés: A 200 hálós rozsdamentes acél szűrőképernyő van telepítve az áramlási csatorna bemenetéhez, kombinálva egy hűtőfolyadék online szűrőkészülékkel (szűrési pontosság 10 μm), szennyeződéseltávolítási arányával ≥ 99%, a mikrocsatorna elzáródásának elkerülése érdekében.

4. költséghatékonyság és tömeggyártási kapacitás

Gyártási költség:

Adatok: Egy alumíniumötvözet folyékony hűtésű lemez költsége 15-25 dollár (több mint 100000 darab tételméret), ami 60% -kal alacsonyabb, mint a réz oldat, és 40% -kal alacsonyabb, mint a bélyegzés + forrasztási folyamat. A penészfejlesztési ciklus 20-30 nap, napi 5000 darab (8 óra) termelési kapacitással, amely alkalmas a nagyszabású gyártásra.

A folyamat összehasonlítása: A súrlódási keverő hegesztés (FSW) felváltja a hagyományos forrasztást, háromszor növeli a hegesztési hatékonyságot, 50% -kal csökkenti az energiafogyasztást és 40% -kal növeli a hegesztési szilárdságot. Komplex csatorna szerkezetekhez alkalmas.

Testreszabási rugalmasság:

Adatok: Támogatja a személyre szabott tervezést 0,5-2mm csatornaszélességgel és 1-3mm mélységgel, összetettségi tényezővel ≤ 8 (kerület ² / terület). Lehet elérni gradiens csatorna (bemeneti szélesség 1,2 mm → kimenet 0,8 mm), 3D görbült csatorna és egyéb szabálytalan szerkezetek, alkalmazkodik a különböző akkumulátor modul elrendezések.

3 Tipikus alkalmazási forgatókönyvek és megoldások

1. Új energia jármű akkumulátor

Elektromos járművek (BEV):

Szerkezet: Kétrétegű mikrocsatornás folyadékhűtőlemez (csatornatávolság 1,5 mm, mélység 2 mm), robbanásálló szeleptelepítési lyukakkal, akkumulátormodul rögzítési résekkel és szigetelési réteggel (vastagság 0,1 mm).

Teljesítmény: 800V nagyfeszültségű platformra alkalmas, az akkumulátorcsomag hőmérsékleti különbsége ≤ 3 ℃ és a gyors töltés (≥ 3C) során 0,02 ℃ / W hőellenállás, amely megfelel a 10 év / 1,2 millió kilométer élettartamra vonatkozó követelménynek.

Hibrid elektromos járművek (HEV):

Szerkezet: réz alumínium kompozit folyadékhűtött lemez (réz réteg 1mm + alumínium réteg 5mm), felületi nikkelt elektromágneses védő, beépített fázisváltozó anyag (PCM) hőfelszívó réteg (olvadáspont 45 ℃).

Történet: Toyota Prius akkumulátor csomag folyékony hűtésű lemez, IGBT csatlakozó hőmérséklet ≤ 120 ℃ 150 kW csúcstecske, 20 ℃-kal csökkent a tiszta alumínium oldathoz képest, és a hőmenekülési kockázat 80% -kal csökkent.