Batarya Paketi Sıvı Soğutma Plakası

Batarya Paketi Sıvı Soğutma Plakası, yeni enerji araçlarında, enerji depolama sistemlerinde ve diğer endüstrilerde pillerin termal yönetimi için çekirdek bir bileşendir. Yüksek termal iletkenlik metal substrat ve mikrokanal akış kanal yapısı aracılığıyla pil paketinin verimli sıcaklık eşitlemesini elde eder. Temel teknolojileri arasında çift taraflı soğutma tasarımı (temas alanı ≥ 80%), mikrokanal akış direnci optimizasyonu (basınç düşüşü ≤ 50kPa), faz değişikliği malzemesi kompozit (% 30 artan ısı kapasitesi vb.), Hızlı şarj (≥ 3C) ve yüksek güçlü boşaltma (≥ 200kW) senaryolarında yüksek enerji yoğunluğu pillerin (NCM811, LFP gibi) ısı dağılım ihtiyaçlarına uyarlanmış, pil paketinin sıcaklık farkının ≤ 5 ℃ olmasını ve ömrünün% 20 uzatılmasını sağlar.

2. Temel Özellikler

1. Verimli ısı iletimi ve sıcaklık kontrolü

Isı iletkenliği:

Veriler: Altyapı 6061-T6 alüminyum alaşımından (termal iletkenlik 167 W / m · K) veya bakır alüminyum kompozit yapısından (bakır katman kalınlığı 1.5mm, termal iletkenlik 398 W / m · K), geleneksel döküm alüminyumdan (% 96 W / m · K) % 74 -315 daha yüksektir.

Vaka: Ningde Era CTP 3.0 sıvı soğutma levhası bakır alüminyum kompozit substrat benimser ve temas termal direnci, batarya modülü ve sıvı soğutma levhası arasındaki termal direnci elde etmek için nano termal iletken jel (termal direnci 0.003 ℃ · in ² / W) ≤ 0.01 ℃ · in ² / W ile eşleştirilen 0.005 ℃ · in ² / W'a indirilir.

Sıcaklık eşitliği performansı:

Veriler: Çift giriş ve çift çıkış kanalları (kanal genişliği 0.8-1.2mm, derinlik 1.5-2mm) ve dalga deflektörleri (dalga yüksekliği 3mm, dalga mesafesi 5mm) kullanarak, pil paketinin sıcaklık farkı tek giriş ve tek çıkış kanal şemasından% 60 daha düşük olan ± 2 ℃ (2C boşaltma hızında) içinde kontrol edilir.

Test: 3M soğutucu (FC-72, özel ısı kapasitesi 1.2 kJ / kg · K) 1.5m / s bir akış hızında dolaşıldığında, konvektif ısı aktarma katsayısı 8000-12000 W / m ² · K'ya ulaşır ve pilin en yüksek yüzey sıcaklığı doğal soğutmaya kıyasla 25 ℃ azalır.

2. Hafif ve yapısal dayanıklılık

Yoğunluk optimizasyonu:

Veriler: Alüminyum alaşımlı sıvı soğutulmuş levhanın yoğunluğu, bakır sıvı soğutulmuş levhanın yoğunluğundan% 69,7 daha hafiftir (8,9 g / cm ³). Tesla Model 3 sıvı soğutmalı plakasını örnek olarak alırsak, tek parçanın ağırlığı bakır çözümünde 8,5 kg'dan 2,6 kg'a düştü ve sonuç olarak 50 kg'dan fazla ağırlık azaltılması ve aralığında% 3-5 artış oldu.

Kompozit malzeme: Karbon fiber güçlendirilmiş polimer (CFRP) substrat (5 W / m · K termal iletkenlik, 1,5 g / cm ³ yoğunluğu) ve metal akış kanalı kompozit kullanarak, ağırlık, drone pil paketleri gibi ultra hafif senaryolar için uygundur.

Mekanik özellikler:

Veri: Verim gücü ≥ 240MPa (T6 durumu), darbe direnci (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², -40 ℃ dan 120 ℃ a kadar soğuk ve sıcak darbe testlerinden (1000 döngü) çatlak olmadan geçmek, batarya paketinin titreşim hızlanmasının sert çalışma koşulları için uygundur 15g (10 saat sürekli).

Sızdırmazlık: Lazer kaynak akış kanalı kullanılır (kaynak gücü ≥ substrat gücünün% 80), helyum kütle spektrometri sızıntı detektörü sızıntı oranını tespit eder ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m³/s, soğutma sıvısı sızıntısı riskini% 99 azaltır.

3. Korozyon direnci ve güvenilirlik

Yüzey işleme:

Veriler: Substrat yüzeyi nikel fosfor kaplaması (kalınlığı 5-10 μm) veya nano seramik kaplama (sertliği HV 800-1000) ile kaplanır ve tuz sprey testi (ASTM B117) 2000 saatten sonra korozyon göstermez, bu da sıradan boyadan (300 saat) 6,7 kat daha korozyona dayanıklıdır.

Vaka: BYD Han EV sıvı soğutma levhası, Hainan'daki yüksek nem ve kuzeydeki tuzlu alkali toprak gibi aşırı ortamlar için uygun olan nikel fosfor kaplama ve organik silikon sızdırmazlık tedavisi benimser. Bakım maliyeti 10 yıllık hizmet ömrü boyunca %70 azalır.

Donma direnci:

Veriler: Akış kanalı tasarımı, etilen glikol tabanlı soğutucu sıvısı (donma noktası -40 ℃) ile birleştirilmiş% 5 genişleme alanı saklıyor ve deformasyon olmadan -50 ℃'den 120 ℃'ye kadar sıcaklık döngü testlerini (500 döngü) geçmiştir. Saf su soğutma sistemlerine kıyasla, donma direnci 20 kat artmaktadır.

Anti tıkanma tasarımı: 200 örlük paslanmaz çelik filtre ekranı, mikrokanal tıkanmasını önlemek için ≥% 99 kirlilik çıkarma oranı olan bir soğutma sıvısı çevrimiçi filtreleme cihazı (filtreleme doğruluğu 10 μ m) ile birleştirilen akış kanalının girişine kurulmuştur.

4. Maliyet etkinliği ve seri üretim kapasitesi

Üretim maliyeti:

Veriler: Tek bir alüminyum alaşımlı sıvı soğutmalı levhanın maliyeti, bakır çözümünden% 60 daha düşük ve damgalama + lehimleme sürecinden% 40 daha düşük olan 15-25 dolardır (100.000 parçanın üzerindeki seri boyutu). Kalıp geliştirme döngüsü 20-30 gündür, günde 5000 adet (8 saat) üretim kapasitesi ile büyük ölçekli üretim için uygundur.

Süreç karşılaştırması: Sürtünme Karıştırma Kaynakı (FSW), geleneksel lehimlemenin yerini alır, kaynak verimliliğini üç kat arttırır, enerji tüketimini% 50 azaltır ve kaynak mukavemetini% 40 arttırır. Karmaşık kanal yapıları için uygundur.

Özelleştirme esnekliği:

Veri: ≤ 8 karmaşıklık faktörü ile 0,5-2mm kanal genişliği ve 1-3mm derinliği ile özelleştirilmiş tasarımı destekler (çevresi ² / alanı). Gradyan kanalı (giriş genişliği 1.2mm) elde edebilir → çıkış 0.8mm), farklı pil modülü düzenlemelerine uyarlanan 3D eğri kanal ve diğer düzensiz yapılar.

3,Tipik uygulama senaryoları ve çözümleri

1. Yeni enerji araç güç pil

Sadece elektrikli araç (BEV):

Yapı: Çift katmanlı mikrokanal sıvı soğutma plakası (kanal aralığı 1.5mm, derinliği 2mm), patlamaya dayanıklı valf montaj delikleri, pil modülü sabitleme yuvaları ve yalıtım katmanı (kalınlığı 0.1mm) ile entegre edilmiştir.

Performans: 800V yüksek voltaj platformu için uygundur, ≤ 3 ℃ pil paketi sıcaklık farkı ve hızlı şarj sırasında (≥ 3C) 0,02 ℃ / W termal direnci ile, 10 yıl / 1,2 milyon kilometre ömür süresi gereksinimini karşılar.

Hibrit Elektrikli Araç (HEV):

Yapı: Bakır alüminyum kompozit sıvı soğutmalı levha (bakır katman 1mm + alüminyum katman 5mm), yüzey nikel kaplamalı elektromanyetik koruma, yerleşik faz değişimi malzemesi (PCM) ısı emici katman (erime noktası 45 ℃).

Vaka: Toyota Prius pil paketi sıvı soğutulmuş plaka, IGBT kavşak sıcaklığı ≤ 120 ℃ 150kW'ın zirve gücünde, saf alüminyum çözümüne kıyasla 20 ℃ azaltıldı ve termal kaçış riski% 80 azaltıldı.