Batteripaket vätskekylningsplatta

Batteripaket vätskekylningsplatta är en kärnkomponent för termisk hantering av batterier i nya energifordon, energilagringssystem och andra industrier. Det uppnår effektiv temperaturutjämning av batteripaketet genom ett metallsubstrat med hög termisk ledningsförmåga och mikrokanalströmskanalstruktur. Dess kärntekniker inkluderar dubbelsidig kyldesign (kontaktområde ≥ 80%), optimering av mikrokanalflödemotstånd (tryckfall ≤ 50kPa), fasförändringsmaterialkomposit (värmekapaciteten ökade med 30%), etc., anpassad till värmeavspridningsbehoven hos batterier med hög energidensitet (såsom NCM811, LFP) i snabbladdning (≥ 3C) och högkraftsutladdning (≥ 200kW) scenarier, vilket säkerställer att temperaturskillnaden i batteripaketet är ≤ 5 ℃ och livslängden förlängs med 20%.

2. Kärnfunktioner

1. Effektiv värmelednings- och temperaturkontroll

Värmeledningsförmåga:

Data: Substratet är tillverkat av 6061-T6-aluminiumlegering (värmeledningsförmåga 167 W / m · K) eller kopparaluminiumskompositstruktur (kopparskykttjocklek 1,5 mm, värmeledningsförmåga 398 W / m · K), vilket är 74% -315% högre än traditionellt tryckgjutet aluminium (96 W / m · K).

Case: Ningde Era CTP 3.0 vätskekylplatta antar koppar aluminium komposit substrat, och kontaktvärmemotståndet minskas till 0,005 ℃ · i ² / W, som matchas med nano termiskt ledande gel (värmemotstånd 0,003 ℃ · i ² / W) för att uppnå värmemotståndet mellan batterimodulen och vätskekylplattan ≤ 0,01 ℃ · i ² / W.

Temperatur enhetlighet prestanda:

Data: Genom att använda dubbla inlopps- och dubbla utloppskanaler (kanalbredd 0,8-1,2 mm, djup 1,5-2 mm) och vågfulla deflektorer (våghöjd 3 mm, vågavstånd 5 mm) kontrolleras temperaturskillnaden i batteripaketet inom ± 2 ℃ (vid 2C-urladdningshastighet), vilket är 60% lägre än det enskilda inlopps- och enskilda utloppskanalschemat.

Test: När 3M kylvätska (FC-72, specifik värmekapacitet 1,2 kJ / kg · K) cirkuleras med en flödeshastighet på 1,5 m / s, når den konvektiva värmeöverföringskoefficienten 8000-12000 W / m2 · K, och batteriets högsta yttemperatur minskas med 25 ℃ jämfört med naturlig kylning.

2. Lätt och strukturell styrka

Densitetsoptimering:

Data: Tätheten av aluminiumlegering vätskekyld platta är 2,7 g / cm ³, vilket är 69,7% lättare än den av koppar vätskekyld platta (8,9 g / cm ³). Ta den vätskekylda plattan Tesla Model 3 som exempel har vikten av ett enda stycke minskats från 8,5 kg i kopparlösningen till 2,6 kg, vilket resulterar i en viktminskning på över 50 kg och en ökning av 3-5% i räckvidden.

Kompositmaterial: Med hjälp av kolfiberförstärkt polymersubstrat (CFRP) (värmeledningsförmåga på 5 W / m · K, densitet på 1,5 g / cm ³) och metallflödeskanal komposit minskas vikten ytterligare med 40%, lämplig för ultralätta scenarier som drönare batteripaket.

Mekaniska egenskaper:

Data: Utbytestyrka ≥ 240MPa (T6-tillstånd), slagmotstånd (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², passerar kalla och varma slagtester (1000 cykler) från -40 ℃ till 120 ℃ utan sprickor, lämplig för tuffa arbetsförhållanden av batteripaket vibrationsacceleration 15g (kontinuerlig i 10 timmar).

Tätning: Lasersvetsflödekanal används (svetsstyrka ≥ 80% av substratets styrka), heliumspektrometrens läckagedetektor upptäcker läckagehastighet ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m³/s, vilket minskar risken för kylvätskeleckage med 99%.

3. Korrosionsbeständighet och tillförlitlighet

Ytbehandling:

Data: Substratytan är belagd med nickelfosforbeläggning (tjocklek 5-10 μm) eller nanokeramisk beläggning (hårdhet HV 800-1000), och saltsprutprovet (ASTM B117) visar ingen korrosion efter 2000 timmar, vilket är 6,7 gånger mer korrosionsbeständigt än vanlig målning (300 timmar).

Fallet: BYD Han EV vätskekylningsplattan antar nickelfosforbeläggning och organisk kiseltätningsbehandling, vilket är lämpligt för extrema miljöer som hög luftfuktighet i Hainan och saltig alkali i norr. Underhållskostnaden minskar med 70 % under 10 års livslängd.

Frostmotstånd:

Data: Flödeskanalens design reserverar 5% expansionsutrymme, kombinerat med etylenglykolbaserad kylvätska (fryspunkt -40 ℃), och har passerat temperaturcykeltester (500 cykler) från -50 ℃ till 120 ℃ utan deformation. Jämfört med rena vattenkylsystem ökar frostmotståndet med 20 gånger.

Anti-blockering design: En 200 mesh rostfritt stål filterskärm är installerad vid inledningen av flödeskanalen, kombinerad med en kylvätska online filtreringsanordning (filtreringsnoggrannhet på 10 μm), med en orenhetsavtagningshastighet på ≥ 99%, för att undvika mikrokanalblockering.

4. Kostnadseffektivitet och massproduktionskapacitet

Tillverkningskostnad:

Data: Kostnaden för en enda vätskekyld platta av aluminiumlegering är 15-25 dollar (partistorlek på över 100 000 stycken), vilket är 60% lägre än kopparlösningen och 40% lägre än stämpning + lödning. Formutvecklingscykeln är 20-30 dagar, med en produktionskapacitet på 5000 stycken per dag (8 timmar), lämplig för storskalig produktion.

Processjämförelse: Friction Stir Welding (FSW) ersätter traditionell lödning, vilket ökar svetseffektiviteten med tre gånger, minskar energiförbrukningen med 50% och ökar svetsstyrkan med 40%. Det är lämpligt för komplexa kanalstrukturer.

Anpassningsflexibilitet:

Data: Stödjer anpassad design med kanalbredd på 0,5-2mm och djup på 1-3mm, med en komplexitetsfaktor på ≤ 8 (omkrets ² / område). Det kan uppnå gradient kanal (inloppsbredd 1,2 mm → uttag 0,8 mm), 3D böjd kanal och andra oregelbundna strukturer, anpassa sig till olika batterimodullayouter.

Typiska tillämpningsscenarier och lösningar

1. Ny energi fordon kraftbatteri

Rent elektriskt fordon (BEV):

Struktur: Dubbelskikt mikrokanalvätskekylningsplatta (kanalavstånd på 1,5 mm, djup på 2 mm), integrerad med explosionssäkra ventilinstallationshål, batterimodulfästningsslots och isoleringsskikt (tjocklek på 0,1 mm).

Prestanda: Lämplig för 800V högspänningsplattform, med en batteripaket temperaturskillnad på ≤ 3 ℃ och en termisk motstånd på 0,02 ℃ / W under snabbladdning (≥ 3C), uppfyller kravet på en livslängd på 10 år / 1,2 miljoner kilometer.

Hybridfordon (HEV):

Struktur: Koppar aluminium komposit vätskekyld platta (koppar skikt 1mm + aluminiumskikt 5mm), ytnicklad elektromagnetisk skydd, inbyggt fasförändringsmaterial (PCM) värmeabsorberande skikt (smältpunkt 45 ℃).

Fallet: Toyota Prius batteripaket vätskekyld platta, IGBT-anslutningstemperatur ≤ 120 ℃ vid toppeffekt på 150 kW, minskad med 20 ℃ jämfört med ren aluminiumlösning och termisk runaway-risk minskad med 80%.