배터리 팩 냉각 : 성능 및 안전을위한 중요한 구성 요소

소개 : 배터리 시스템에서 냉각이 중요한 이유

전기 자동차 (EV)와 에너지 저장 시스템 (ESS)이 지속 가능한 에너지로의 전환을 이끌어 내함에 따라 효과적인 열 관리는 배터리 신뢰성과 수명의 초석이되었습니다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도에도 불구하고 최적의 작동 범위가 20-40 ° C 인 온도 변동에 매우 민감합니다. 이 범위를 초과하면 전해질 분해를 가속화하고 40 ° C에서 사이클 수명을 최대 40% 단축 할 수 있으며 열 런 어웨이를 유발할 수 있습니다. 이러한 위험은 현대 배터리 설계에서 강력한 냉각 시스템의 필수 역할을 강조합니다.

공기 냉각 : 비용 효율적이지만 제한적입니다

가장 단순하고 경제적 인 방법 인 공기 냉각은 강제 또는 천연 공기 흐름을 사용하여 열을 소산합니다. 백업 UPS 시스템 또는 초기 EVS (예 : Nissan Leaf)와 같은 저전력 애플리케이션에 적합합니다. 그러나 Air의 저열 용량은 고성능 시나리오에서의 효과를 제한합니다. 빠른 충전 또는 고 차선 사이클에서 공기 냉각은 종종 온도 분포와 핫스팟을 고르지 않습니다. 예를 들어, 초기 공냉식 EV는 더운 기후에서 범위와 안전 문제가 감소했습니다.

액체 냉각 : 고성능을위한 산업 표준

차가운 플레이트 또는 임베디드 채널을 통해 물-글리콜 혼합물 또는 유전체 유체를 순환하는 액체 냉각 시스템은 고성능 EV 및 ESS에 선호되는 선택이되었습니다. 이 방법은 공기 냉각보다 15-25 배 더 높은 열전달 속도를 제공하여 2-5 ° C 이내에 온도 균일 성을 유지합니다. Valeo의 냉매 기반 액체 냉각기와 같은 고급 설계는 기존 액체 시스템보다 최대 30% 더 큰 냉각 전력을 달성하면서 열 인터페이스 재료를 줄입니다. 그럼에도 불구하고, 액체 냉각의 복잡성과 비용 (펌프, 라디에이터 및 지속적인 유지 보수)은 주목할만한 단점을 나타냅니다.

위상 변화 재료 : 수동 온도 안정화

파라핀 및 그래 핀 강화 복합재를 포함한 위상 변화 재료 (PCMS)는 고체-액체 상 전이 동안 열을 흡수하여 온도를 안정화시킨다. 피크 열 하중을 줄이는 데 효과적이지만 PCM은 일반적으로 열전도율이 낮습니다. 이를 해결하기 위해 하이브리드 솔루션은 PCM이 초기 열 스파이크를 관리하는 동안 PCMS가 초기 열 스파이크를 관리하는 동안 PCMS를 액체 냉각과 결합하여 2.5 ° C 이내에 온도 균일 성을 달성합니다.

침수 냉각 : 최대 효율 및 안전성

침수 냉각은 비전도 유전체 유체에 배터리 셀을 완전히 침수시켜 열 저항을 제거하고 열 제거를 보장합니다. Volvo XC90 하이브리드에 대한 Ricardo의 몰입 냉각 시스템은 냉각 용량의 7 배 향상, 4% 중량 감소 및 5.6% 비용 절감을 달성했습니다. 마찬가지로, Xing Mobility의 몰입 냉각 팩은 기존 액체 시스템보다 20-30% 냉각기를 작동시키고 열 런 어웨이 테스트 중에 화재 전파를 방지합니다.

결론 : 전략적 인 에이 블러로서의 냉각

배터리 팩 냉각은 더 이상 2 차 설계 기능이 아닙니다. EV 및 ESS 성능의 전략적 인 에이 블러입니다. 공기 냉각의 단순성에서 침수 냉각의 혁신에 이르기까지 각 기술은 특정 응용 분야 요구를 제공합니다. 전 세계 배터리 냉각 시장이 2031 년까지 1,19 억 달러 (CAGR 21.2%)에 도달 할 것으로 예상되면서 혁신은 효율성, 비용 및 지속 가능성의 균형을 맞추는 데 중점을 둘 것입니다. AI, 고급 재료 및 지능형 열 관리 시스템의 통합은 모든 환경에서 안전하고 효율적이며 안정적으로 작동하는 배터리의 길을 열어 줄 것입니다.