Méthodes de refroidissement des batteries

1. Refroidissement par air

Le refroidissement par air utilise l'air comme fluide caloporteur et est divisé en deux méthodes : le refroidissement par air passif et le refroidissement par air actif. Le refroidissement passif par air utilise directement l'air extérieur pour l'échange thermique, a une structure simple et est peu coûteux, mais a un effet de refroidissement limité. Le refroidissement actif par air prétraite l'air extérieur avant qu'il n'entre dans le système de batterie, comme le chauffage ou le refroidissement, pour améliorer l'efficacité du refroidissement. Cependant, la conductivité thermique du refroidissement par air est faible et il est difficile de répondre aux exigences de gestion thermique des batteries à haute densité énergétique.

2. Refroidissement liquide

Le refroidissement liquide utilise du liquide de refroidissement comme moyen de transfert de chaleur, qui circule généralement dans la batterie via une pompe et un système de tuyauterie. Selon la méthode de contact, le refroidissement liquide peut être divisé en contact direct et contact indirect. Le contact direct plonge directement la batterie dans le liquide de refroidissement, tandis que le contact indirect dispose des tuyaux ou des gaines de refroidissement entre les modules de batterie. Le refroidissement liquide présente les avantages d'une efficacité de refroidissement élevée et d'une bonne uniformité de température, mais il impose des exigences élevées en matière d'étanchéité du système et augmente la complexité et le poids du système.

3. Refroidissement par caloduc

Le refroidissement par caloduc utilise la chaleur latente des matériaux à changement de phase pendant l'évaporation et la condensation pour transférer la chaleur. Le caloduc se compose d'une section d'évaporation, d'une section d'isolation et d'une section de condensation, qui peuvent rapidement conduire la chaleur et obtenir un refroidissement efficace. Cependant, le caloduc a une structure complexe, un coût de fabrication élevé et les performances de transfert de chaleur peuvent diminuer après une utilisation à long terme. Il n’a pas encore été largement utilisé dans les systèmes de gestion thermique des batteries.

4. Refroidissement du matériau à changement de phase

Le matériau à changement de phase (PCM) absorbe ou libère une grande quantité de chaleur en modifiant son état physique dans une plage de température spécifique. Lorsque le PCM est appliqué à un système de gestion thermique de batterie, il peut absorber la chaleur et réduire la température de la batterie lorsque celle-ci augmente. Cependant, le PCM a une faible conductivité thermique et peut présenter un risque de fuite. Il doit être utilisé en combinaison avec d’autres méthodes de refroidissement pour améliorer l’effet de refroidissement.

5. Refroidissement par immersion

Le refroidissement par immersion plonge directement la batterie dans le liquide de refroidissement, ce qui présente les avantages d'une structure simple, d'un refroidissement rapide et d'une bonne uniformité de température. Comparé au refroidissement liquide indirect traditionnel, au refroidissement par air et au refroidissement par changement de phase, le refroidissement par immersion présente de bonnes perspectives d'application dans la gestion thermique des batteries à haute densité de puissance.

Une technologie efficace de refroidissement des batteries est essentielle pour améliorer les performances de la batterie, prolonger sa durée de vie et garantir la sécurité. À mesure que la densité énergétique des batteries et les taux de charge et de décharge augmentent, une seule méthode de refroidissement s'avère difficile à répondre à la demande, et la technologie de refroidissement composite offre de larges perspectives d'application. Les recherches futures devraient se concentrer sur le développement de systèmes de refroidissement efficaces, légers et à coûts maîtrisés pour s'adapter au développement rapide des véhicules électriques et des systèmes de stockage d'énergie.