Tế bào pin tấm lạnh: cần thiết cho sự ổn định nhiệt trong hệ thống pin hiện đại

Trong kỷ nguyên của xe điện (EV) và lưu trữ năng lượng quy mô lưới, việc duy trì nhiệt độ pin tối ưu là rất quan trọng đối với hiệu suất, an toàn và tuổi thọ. Các tấm lạnh của pin nổi lên như một thành phần quản lý nhiệt cốt lõi, giải quyết thách thức tích lũy nhiệt trong quá trình sạc, xả và hoạt động tải cao.

Các tấm lạnh có chức năng bằng cách chuyển nhiệt dư từ các tế bào pin sang môi trường làm mát, theo cách thường, một chất lỏng (như hỗn hợp ethylene glycol-water) hoặc, trong một số trường hợp, không khí. Không giống như các phương pháp làm mát thụ động (ví dụ, tản nhiệt), chúng cho phép điều chỉnh nhiệt độ hoạt động: chảy qua các kênh bên trong trong tấm lạnh, hấp thụ nhiệt từ các tế bào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của nó. Thiết kế này đảm bảo phân bố nhiệt đồng đều, ngăn chặn các điểm nóng có thể làm giảm công suất tế bào hoặc kích hoạt chạy chạy nhiệt.

Cân nhắc thiết kế chính cho các tấm lạnh bao gồm lựa chọn vật liệu và hiệu quả cấu trúc. Nhôm được sử dụng rộng rãi do tính chất nhẹ và độ dẫn nhiệt tốt (≈205 W/m · k), trong khi đồng cung cấp độ dẫn cao hơn (≈401 W/m · k) cho các ứng dụng hiệu suất cao, mặc dù tăng cân và chi phí. Những đổi mới gần đây cũng khám phá các vật liệu composite để cân bằng độ dẫn điện và kháng ăn mòn. Hình học kênh, ví dụ như các mẫu serpentine hoặc song song, tối ưu hóa động lực dòng chảy, tối đa hóa trao đổi nhiệt mà không giảm áp lực quá mức.

Ứng dụng mở rộng ra ngoài gói pin EV. Các hệ thống lưu trữ năng lượng đứng yên, xử lý năng lượng tái tạo không liên tục, dựa vào các tấm lạnh để duy trì nhiệt độ tế bào trong các điều kiện môi trường khác nhau. Ngoài ra, các hệ thống pin công suất cao cho các thiết bị công nghiệp (ví dụ, xe nâng, năng lượng dự phòng) được hưởng lợi từ điều khiển nhiệt hiệu quả, nhỏ gọn của chúng.

Khi công nghệ pin tiến bộ, với mật độ năng lượng cao hơn và tốc độ sạc nhanh hơn, các thiết kế tấm lớp vỏ cũng sẽ phát triển. Các lần lặp trong tương lai có thể tích hợp các cảm biến thông minh để theo dõi nhiệt độ thời gian thực hoặc áp dụng chất làm mát thân thiện với môi trường để phù hợp với các mục tiêu bền vững. Cuối cùng, các tấm lạnh pin pin vẫn không thể thiếu để mở ra tiềm năng đầy đủ của các giải pháp lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo.