Tecnología de gestión térmica para vehículos eléctricos puros

El sistema de gestión térmica de los vehículos eléctricos puros no solo garantiza un entorno de conducción confortable para el conductor, sino que también controla la temperatura, la humedad, la temperatura del aire de impulsión, etc., del habitáculo. Controla principalmente la temperatura de la batería. El control de la temperatura de la batería es fundamental para la seguridad del vehículo eléctrico, un requisito indispensable para un funcionamiento eficiente y seguro de los automóviles.

Existen muchos métodos de refrigeración para baterías de potencia, que se pueden dividir en refrigeración por aire, refrigeración líquida, refrigeración por disipador de calor, refrigeración por material de cambio de fase y refrigeración por tubo de calor.

Una temperatura demasiado alta o demasiado baja afectará al rendimiento de las baterías de iones de litio, pero las diferentes temperaturas tienen efectos distintos sobre la estructura interna de la batería y las reacciones químicas de los iones.

A bajas temperaturas, la conductividad iónica del electrolito durante la carga y descarga es baja, y las impedancias en la interfaz electrodo positivo/electrolito y electrodo negativo/electrolito son altas, lo que afecta la impedancia de transferencia de carga en las superficies de los electrodos positivo y negativo y la velocidad de difusión de los iones de litio en el electrodo negativo, afectando en última instancia indicadores clave como el rendimiento de descarga de la batería y la eficiencia de carga y descarga. A bajas temperaturas, parte del disolvente en el electrolito de la batería se solidificará, lo que dificultará la migración de los iones de litio. A medida que la temperatura desciende, la impedancia de reacción electroquímica de la sal del electrolito seguirá aumentando, y la constante de disociación de sus iones también seguirá disminuyendo. Estos factores afectarán seriamente la velocidad de movimiento de los iones en el electrolito, reduciendo la velocidad de reacción electroquímica; y durante el proceso de carga de la batería a baja temperatura, la dificultad en la migración de los iones de litio desencadenará la reducción de los iones de litio en dendritas de litio metálico, lo que resultará en la descomposición del electrolito y un aumento de la polarización de concentración. Además, los ángulos agudos de esta dendrita de litio metálico pueden perforar fácilmente el separador interno de la batería, provocando un cortocircuito dentro de la misma y causando un accidente de seguridad.

Las altas temperaturas no provocan la solidificación del disolvente del electrolito ni reducen la velocidad de difusión de los iones de la sal del electrolito; por el contrario, aumentan la actividad de la reacción electroquímica del material, incrementan la velocidad de difusión de iones y aceleran la migración de iones de litio, por lo que, en cierto sentido, las altas temperaturas ayudan a mejorar el rendimiento de carga y descarga de las baterías de iones de litio. Sin embargo, cuando la temperatura es demasiado alta, acelera la reacción de descomposición de la película SEI, la reacción entre el carbono con litio incorporado y el electrolito, la reacción entre el carbono con litio incorporado y el adhesivo, la reacción de descomposición del electrolito y la reacción de descomposición del material del cátodo, afectando gravemente la vida útil y el rendimiento de la batería. El rendimiento de uso de las reacciones anteriores es casi todo irreversible. Cuando se acelera la velocidad de reacción, los materiales disponibles para reacciones electroquímicas reversibles dentro de la batería se reducen rápidamente, lo que provoca que el rendimiento de la batería disminuya en un corto período de tiempo. Cuando la temperatura de la batería supera su límite de seguridad, se produce una reacción de descomposición del electrolito y los electrodos en su interior, generando una gran cantidad de calor en muy poco tiempo. Esto provoca una falla térmica que destruye completamente la batería. En el reducido espacio de la caja de la batería, el calor se disipa con dificultad y se acumula rápidamente. Esto puede provocar una rápida propagación de la falla térmica, causando que la batería humee, se incendie espontáneamente o incluso explote.