Manajemen termal baterai
Selama proses kerja baterai, suhu sangat memengaruhi kinerjanya. Jika suhu terlalu rendah, hal itu dapat menyebabkan penurunan tajam kapasitas dan daya baterai, bahkan korsleting pada baterai. Pentingnya manajemen termal baterai semakin menonjol karena suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan baterai terurai, berkorosi, terbakar, atau bahkan meledak. Suhu operasi baterai daya merupakan faktor kunci dalam menentukan kinerja, keamanan, dan umur baterai. Dari sudut pandang kinerja, suhu yang terlalu rendah akan menyebabkan penurunan aktivitas baterai, yang mengakibatkan penurunan kinerja pengisian dan pengosongan, serta penurunan tajam kapasitas baterai. Perbandingan menunjukkan bahwa ketika suhu turun hingga 10°C, kapasitas pengosongan baterai adalah 93% dari kapasitas pada suhu normal; namun, ketika suhu turun hingga -20°C, kapasitas pengosongan baterai hanya 43% dari kapasitas pada suhu normal.
Penelitian oleh Li Junqiu dan lainnya menyebutkan bahwa dari sudut pandang keamanan, jika suhu terlalu tinggi, reaksi samping baterai akan dipercepat. Ketika suhu mendekati 60 °C, material internal/zat aktif baterai akan terurai, dan kemudian akan terjadi "pelarian termal", menyebabkan kenaikan suhu secara tiba-tiba, bahkan hingga 400 ~ 1000 ℃, dan kemudian menyebabkan kebakaran dan ledakan. Jika suhu terlalu rendah, laju pengisian baterai perlu dijaga pada laju pengisian yang lebih rendah, jika tidak, akan menyebabkan baterai terurai litium dan menyebabkan korsleting internal yang dapat menyebabkan kebakaran.
Dari perspektif masa pakai baterai, dampak suhu terhadap masa pakai baterai tidak dapat diabaikan. Pengendapan litium dalam baterai yang rentan terhadap pengisian daya suhu rendah akan menyebabkan masa pakai siklus baterai menurun dengan cepat hingga puluhan kali lipat, dan suhu tinggi akan sangat memengaruhi masa pakai kalender dan masa pakai siklus baterai. Penelitian menemukan bahwa ketika suhu 23 ℃, masa pakai kalender baterai dengan kapasitas tersisa 80% adalah sekitar 6238 hari, tetapi ketika suhu naik menjadi 35 ℃, masa pakai kalender sekitar 1790 hari, dan ketika suhu mencapai 55 ℃, masa pakai kalender hanya berkurang 272 hari dari 6238 hari.
Saat ini, karena kendala biaya dan teknis, manajemen termal baterai (BTMSPenggunaan media konduktif belum seragam, dan dapat dibagi menjadi tiga jalur teknis utama: pendinginan udara (aktif dan pasif), pendinginan cair, dan material perubahan fasa (PCM). Pendinginan udara relatif sederhana, tidak berisiko bocor, dan ekonomis. Ini cocok untuk pengembangan awal baterai LFP dan bidang mobil kecil. Efek pendinginan cair lebih baik daripada pendinginan udara, tetapi biayanya lebih tinggi. Dibandingkan dengan udara, media pendingin cair memiliki karakteristik kapasitas panas spesifik yang besar dan koefisien perpindahan panas yang tinggi, yang secara efektif menutupi kekurangan teknis efisiensi pendinginan udara yang rendah. Ini adalah rencana optimasi utama mobil penumpang saat ini. Zhang Fubin dalam penelitiannya menunjukkan bahwa keunggulan pendinginan cair adalah pembuangan panas yang cepat, yang dapat memastikan suhu paket baterai yang seragam, dan cocok untuk paket baterai dengan produksi panas yang besar; kekurangannya adalah biaya tinggi, persyaratan pengemasan yang ketat, risiko kebocoran cairan, dan struktur yang kompleks. Material perubahan fasa memiliki efisiensi pertukaran panas dan keunggulan biaya, serta biaya perawatan yang rendah. Teknologi saat ini masih dalam tahap laboratorium. Teknologi manajemen termal material perubahan fasa belum sepenuhnya matang, dan merupakan arah pengembangan manajemen termal baterai yang paling potensial di masa depan.
Secara keseluruhan, pendinginan cair merupakan jalur teknologi utama saat ini, terutama karena:
(1) Di satu sisi, baterai ternary nikel tinggi arus utama saat ini memiliki stabilitas termal yang lebih buruk daripada baterai litium besi fosfat, suhu pelarian termal yang lebih rendah (suhu dekomposisi, 750 °C untuk litium besi fosfat, 300 °C untuk baterai litium ternary), dan produksi panas yang lebih tinggi. Di sisi lain, teknologi aplikasi litium besi fosfat baru seperti baterai blade BYD dan CTP era Ningde menghilangkan modul, meningkatkan pemanfaatan ruang dan kepadatan energi, dan lebih lanjut mendorong manajemen termal baterai dari teknologi pendinginan udara ke teknologi pendinginan cair.
(2) Dipengaruhi oleh arahan pengurangan subsidi dan kekhawatiran konsumen terhadap jarak tempuh, jarak tempuh kendaraan listrik terus meningkat, dan persyaratan kepadatan energi baterai semakin tinggi. Permintaan akan teknologi pendinginan cair dengan efisiensi perpindahan panas yang lebih tinggi telah meningkat.
(3) Model-model dikembangkan ke arah model kelas menengah hingga atas, dengan anggaran biaya yang memadai, mengejar kenyamanan, toleransi kesalahan komponen yang rendah dan kinerja tinggi, dan solusi pendinginan cair lebih sesuai dengan persyaratan.
Terlepas dari apakah itu mobil tradisional atau kendaraan energi baru, permintaan konsumen akan kenyamanan semakin tinggi, dan teknologi manajemen termal kokpit menjadi sangat penting. Dari segi metode pendinginan, kompresor listrik digunakan sebagai pengganti kompresor biasa untuk pendinginan, dan baterai biasanya dihubungkan ke sistem pendingin AC. Kendaraan tradisional sebagian besar menggunakan tipe swash plate, sedangkan kendaraan energi baru sebagian besar menggunakan tipe vortex. Metode ini memiliki efisiensi tinggi, bobot ringan, kebisingan rendah, dan sangat kompatibel dengan energi penggerak listrik. Selain itu, strukturnya sederhana, pengoperasiannya stabil, dan efisiensi volumetriknya sekitar 60% lebih tinggi daripada tipe swash plate. Dari segi metode pemanasan, pemanasan PTC (Pemanas udara PTC/Pemanas cairan pendingin PTC) dibutuhkan, dan kendaraan listrik tidak memiliki sumber panas tanpa biaya (seperti cairan pendingin mesin pembakaran internal).
Waktu posting: 07 Juli 2023
