Métodos de enfriamiento del paquete de baterías

1. Refrigeración por aire

El enfriamiento por aire utiliza aire como medio de transferencia de calor y se divide en dos métodos: enfriamiento por aire pasivo y enfriamiento por aire activo. El enfriamiento por aire pasivo utiliza directamente aire externo para el intercambio de calor, tiene una estructura simple y es de bajo costo, pero tiene un efecto de enfriamiento limitado. La refrigeración por aire activa procesa previamente el aire externo antes de que entre en el sistema de batería, como calefacción o refrigeración, para mejorar la eficiencia de la refrigeración. Sin embargo, la conductividad térmica del enfriamiento por aire es baja y es difícil cumplir con los requisitos de gestión térmica de las baterías de alta densidad de energía.

2. Refrigeración líquida

La refrigeración líquida utiliza refrigerante como medio de transferencia de calor, que normalmente circula en el paquete de baterías a través de una bomba y un sistema de tuberías. Según el método de contacto, la refrigeración líquida se puede dividir en contacto directo y contacto indirecto. El contacto directo sumerge directamente el paquete de baterías en el refrigerante, mientras que el contacto indirecto dispone tuberías o camisas de refrigeración entre los módulos de batería. La refrigeración líquida tiene las ventajas de una alta eficiencia de enfriamiento y una buena uniformidad de temperatura, pero presenta altos requisitos para el sellado del sistema y aumenta la complejidad y el peso del sistema.

3. Refrigeración por tubo de calor

El enfriamiento por tubo de calor utiliza el calor latente de los materiales de cambio de fase durante la evaporación y la condensación para transferir calor. El tubo de calor consta de una sección de evaporación, una sección de aislamiento y una sección de condensación, que pueden conducir el calor rápidamente y lograr un enfriamiento eficiente. Sin embargo, el tubo de calor tiene una estructura compleja, un alto costo de fabricación y el rendimiento de la transferencia de calor puede disminuir después de un uso prolongado. Todavía no se ha utilizado ampliamente en sistemas de gestión térmica de baterías.

4. Enfriamiento del material por cambio de fase

El material de cambio de fase (PCM) absorbe o libera una gran cantidad de calor cambiando su estado físico dentro de un rango de temperatura específico. Cuando se aplica PCM a un sistema de gestión térmica de la batería, puede absorber calor y reducir la temperatura de la batería cuando ésta aumenta. Sin embargo, el PCM tiene una baja conductividad térmica y puede tener riesgo de fugas. Debe usarse en combinación con otros métodos de enfriamiento para mejorar el efecto de enfriamiento.

5. Enfriamiento por inmersión

El enfriamiento por inmersión sumerge directamente la batería en el refrigerante, lo que tiene las ventajas de una estructura simple, un enfriamiento rápido y una buena uniformidad de temperatura. En comparación con la refrigeración líquida indirecta tradicional, la refrigeración por aire y la refrigeración por cambio de fase, la refrigeración por inmersión muestra buenas perspectivas de aplicación en la gestión térmica de baterías de alta densidad de potencia.

La tecnología de refrigeración eficaz del paquete de baterías es esencial para mejorar el rendimiento de la batería, prolongar la vida útil y garantizar la seguridad. A medida que aumentan la densidad de energía de la batería y las tasas de carga y descarga, es difícil satisfacer la demanda con un único método de enfriamiento, y la tecnología de enfriamiento compuesto muestra amplias perspectivas de aplicación. La investigación futura debería centrarse en el desarrollo de sistemas de refrigeración eficientes, ligeros y de costes controlados para adaptarse al rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía.