Gestión térmica de la batería
Durante el proceso de funcionamiento de la batería, la temperatura tiene una gran influencia en su rendimiento. Si la temperatura es demasiado baja, puede causar una disminución brusca de la capacidad y la potencia de la batería, e incluso un cortocircuito. La importancia de la gestión térmica de la batería es cada vez más prominente, ya que la temperatura es demasiado alta, lo que puede causar que la batería se descomponga, se corroa, se incendie o incluso explote. La temperatura de funcionamiento de la batería de potencia es un factor clave para determinar el rendimiento, la seguridad y la vida útil de la batería. Desde el punto de vista del rendimiento, una temperatura demasiado baja provocará una disminución de la actividad de la batería, lo que resulta en una disminución del rendimiento de carga y descarga, y una disminución brusca de la capacidad de la batería. La comparación encontró que cuando la temperatura bajó a 10 °C, la capacidad de descarga de la batería fue del 93% de la de la temperatura normal; sin embargo, cuando la temperatura bajó a -20 °C, la capacidad de descarga de la batería fue de solo el 43% de la de la temperatura normal.
Una investigación de Li Junqiu y otros autores indicó que, desde el punto de vista de la seguridad, si la temperatura es demasiado alta, las reacciones secundarias de la batería se aceleran. Cuando la temperatura se acerca a los 60 °C, los materiales internos o sustancias activas de la batería se descomponen y se produce una fuga térmica, lo que provoca un aumento repentino de la temperatura, incluso de 400 a 1000 °C, lo que puede provocar incendios y explosiones. Si la temperatura es demasiado baja, la batería debe cargarse a un ritmo más lento; de lo contrario, el litio se descompondrá y se producirá un cortocircuito interno que podría incendiarse.
Desde la perspectiva de la vida útil de la batería, el impacto de la temperatura es crucial. La deposición de litio en baterías propensas a cargarse a baja temperatura provoca que su ciclo de vida se reduzca rápidamente hasta decenas de veces, y las altas temperaturas afectan considerablemente la vida útil y el ciclo de vida de la batería. El estudio reveló que, a una temperatura de 23 °C, la vida útil de una batería con un 80 % de capacidad restante es de aproximadamente 6238 días; sin embargo, cuando la temperatura alcanza los 35 °C, la vida útil es de aproximadamente 1790 días; y cuando la temperatura alcanza los 55 °C, la vida útil es de aproximadamente 6238 días. Solo 272 días.
En la actualidad, debido a limitaciones técnicas y de costos, la gestión térmica de la batería(Sistema de gestión de activos básicos (BTMS)El uso de medios conductores no está unificado y se divide en tres áreas técnicas principales: refrigeración por aire (activa y pasiva), refrigeración líquida y materiales de cambio de fase (PCM). La refrigeración por aire es relativamente sencilla, sin riesgo de fugas y económica. Resulta adecuada para el desarrollo inicial de baterías LFP y para el sector de los automóviles pequeños. La refrigeración líquida ofrece mejores resultados que la refrigeración por aire, pero su coste es mayor. En comparación con el aire, el medio de refrigeración líquida se caracteriza por una gran capacidad calorífica específica y un alto coeficiente de transferencia de calor, lo que compensa eficazmente la baja eficiencia de la refrigeración por aire. Actualmente, es el principal plan de optimización de los automóviles de pasajeros. Zhang Fubin señaló en su investigación que la ventaja de la refrigeración líquida reside en su rápida disipación del calor, lo que garantiza una temperatura uniforme del paquete de baterías y es adecuada para paquetes de baterías con alta producción de calor. Las desventajas son su alto coste, los estrictos requisitos de embalaje, el riesgo de fugas de líquido y su compleja estructura. Los materiales de cambio de fase ofrecen ventajas tanto en eficiencia de intercambio de calor como en coste, y bajos costes de mantenimiento. La tecnología actual aún se encuentra en fase de laboratorio. La tecnología de gestión térmica de los materiales de cambio de fase aún no está completamente madura y es la dirección de desarrollo con mayor potencial de la gestión térmica de las baterías en el futuro.
En general, la refrigeración líquida es la principal vía tecnológica actual, principalmente debido a:
(1) Por un lado, las baterías ternarias convencionales con alto contenido de níquel presentan una menor estabilidad térmica que las baterías de fosfato de hierro y litio, una menor temperatura de desbordamiento térmico (temperatura de descomposición: 750 °C para las de fosfato de hierro y litio, 300 °C para las ternarias de litio) y una mayor producción de calor. Por otro lado, las nuevas tecnologías de aplicación del fosfato de hierro y litio, como la batería de cuchillas de BYD y el CTP de la era de Ningde, eliminan los módulos, mejoran la utilización del espacio y la densidad energética, y promueven la gestión térmica de las baterías, pasando de la tecnología de refrigeración por aire a la de refrigeración líquida.
(2) Debido a la orientación para la reducción de subsidios y a la preocupación de los consumidores por la autonomía, la de los vehículos eléctricos sigue aumentando, y los requisitos de densidad energética de las baterías son cada vez mayores. La demanda de tecnología de refrigeración líquida con mayor eficiencia de transferencia de calor ha aumentado.
(3) Los modelos se están desarrollando en la dirección de modelos de gama media a alta, con un presupuesto de costos suficiente, búsqueda de comodidad, baja tolerancia a fallas de componentes y alto rendimiento, y la solución de enfriamiento líquido está más en línea con los requisitos.
Independientemente de si se trata de un automóvil tradicional o de un vehículo de nueva energía, la demanda de comodidad de los consumidores es cada vez mayor, y la tecnología de gestión térmica del habitáculo ha cobrado especial importancia. En cuanto a los métodos de refrigeración, se utilizan compresores eléctricos en lugar de compresores convencionales, y las baterías suelen estar conectadas a los sistemas de aire acondicionado. Los vehículos tradicionales adoptan principalmente el tipo de plato cíclico, mientras que los vehículos de nueva energía utilizan principalmente el tipo vórtice. Este método ofrece alta eficiencia, ligereza, bajo nivel de ruido y una alta compatibilidad con la energía eléctrica. Además, su estructura es sencilla, su funcionamiento estable y su eficiencia volumétrica es un 60 % superior a la del tipo de plato cíclico. En cuanto al método de calentamiento, se utiliza el calentamiento PTC.Calentador de aire PTC/Calentador de refrigerante PTC) es necesario y los vehículos eléctricos carecen de fuentes de calor de costo cero (como el refrigerante del motor de combustión interna).
Hora de publicación: 07-jul-2023
