Teknologi Manajemen Termal untuk Kendaraan Listrik Murni

Sistem manajemen termal pada kendaraan listrik murni tidak hanya memastikan lingkungan berkendara yang nyaman bagi pengemudi, tetapi juga mengontrol suhu, kelembapan, suhu udara yang masuk, dan lain-lain di lingkungan dalam ruangan. Sistem ini terutama mengontrol suhu baterai daya. Pengendalian suhu baterai daya merupakan prasyarat penting untuk keselamatan kendaraan listrik, demi pengoperasian mobil yang efisien dan aman.

Terdapat banyak metode pendinginan untuk baterai daya, yang dapat dibagi menjadi pendinginan udara, pendinginan cairan, pendinginan heat sink, pendinginan material perubahan fasa, dan pendinginan pipa panas.

Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan memengaruhi kinerja baterai lithium-ion, tetapi suhu yang berbeda memiliki efek yang berbeda pada struktur internal baterai dan reaksi kimia ion.

Pada suhu rendah, konduktivitas ionik elektrolit selama pengisian dan pengosongan rendah, dan impedansi pada antarmuka elektroda positif/elektrolit dan antarmuka elektroda negatif/elektrolit tinggi, yang memengaruhi impedansi transfer muatan pada permukaan elektroda positif dan negatif serta kecepatan difusi ion litium di elektroda negatif, yang pada akhirnya memengaruhi indikator kunci seperti kinerja laju pengosongan baterai dan efisiensi pengisian dan pengosongan. Pada suhu rendah, sebagian pelarut dalam elektrolit baterai akan mengeras, sehingga menyulitkan migrasi ion litium. Seiring penurunan suhu, impedansi reaksi elektrokimia garam elektrolit akan terus meningkat, dan konstanta disosiasi ionnya juga akan terus menurun. Faktor-faktor ini akan sangat memengaruhi laju pergerakan ion dalam elektrolit dan mengurangi laju reaksi elektrokimia; dan selama proses pengisian baterai pada suhu rendah, kesulitan migrasi ion litium akan memicu reduksi ion litium menjadi dendrit litium logam, yang mengakibatkan dekomposisi elektrolit dan peningkatan polarisasi konsentrasi. Selain itu, sudut-sudut tajam dari dendrit logam litium ini dapat dengan mudah menembus pemisah internal baterai, menyebabkan korsleting di dalam baterai dan mengakibatkan kecelakaan keselamatan.

Suhu tinggi tidak akan menyebabkan pelarut elektrolit mengeras, juga tidak akan mengurangi laju difusi ion garam elektrolit; sebaliknya, suhu tinggi akan meningkatkan aktivitas reaksi elektrokimia material, meningkatkan laju difusi ion, dan mempercepat migrasi ion litium, sehingga dalam arti tertentu suhu tinggi membantu meningkatkan kinerja pengisian dan pengosongan baterai ion litium. Namun, ketika suhu terlalu tinggi, hal itu akan mempercepat reaksi dekomposisi lapisan SEI, reaksi antara karbon yang mengandung litium dan elektrolit, reaksi antara karbon yang mengandung litium dan perekat, reaksi dekomposisi elektrolit dan reaksi dekomposisi material katoda, sehingga sangat memengaruhi masa pakai dan kinerja baterai. Hampir semua reaksi di atas bersifat ireversibel. Ketika laju reaksi dipercepat, material yang tersedia untuk reaksi elektrokimia reversibel di dalam baterai akan berkurang dengan cepat, menyebabkan kinerja baterai menurun dalam waktu singkat. Dan ketika suhu baterai terus meningkat melebihi suhu aman baterai, reaksi dekomposisi elektrolit dan elektroda akan terjadi secara spontan di dalam baterai, yang akan menghasilkan sejumlah besar panas dalam waktu yang sangat singkat, yaitu, kegagalan termal baterai akan terjadi, yang akan menyebabkan baterai hancur sepenuhnya. Di ruang kecil kotak baterai, panas sulit untuk dihilangkan tepat waktu, dan panas menumpuk dengan cepat dalam waktu singkat. Hal ini sangat mungkin menyebabkan penyebaran kegagalan termal baterai yang cepat, menyebabkan paket baterai berasap, terbakar secara spontan, atau bahkan meledak.