quản lý nhiệt độ pin
Trong quá trình hoạt động của pin, nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của nó. Nếu nhiệt độ quá thấp, có thể gây ra sự suy giảm mạnh về dung lượng và công suất pin, thậm chí dẫn đến đoản mạch pin. Tầm quan trọng của việc quản lý nhiệt độ pin ngày càng trở nên nổi bật vì nhiệt độ quá cao có thể khiến pin bị phân hủy, ăn mòn, cháy hoặc thậm chí phát nổ. Nhiệt độ hoạt động của pin là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ pin. Về hiệu suất, nhiệt độ quá thấp sẽ dẫn đến giảm hoạt động của pin, làm giảm hiệu suất sạc và xả, và làm giảm mạnh dung lượng pin. So sánh cho thấy rằng khi nhiệt độ giảm xuống 10°C, dung lượng xả của pin đạt 93% so với ở nhiệt độ bình thường; tuy nhiên, khi nhiệt độ giảm xuống -20°C, dung lượng xả của pin chỉ còn 43% so với ở nhiệt độ bình thường.
Nghiên cứu của Li Junqiu và cộng sự chỉ ra rằng, xét về khía cạnh an toàn, nếu nhiệt độ quá cao, các phản ứng phụ của pin sẽ tăng tốc. Khi nhiệt độ gần 60°C, các vật liệu/hoạt chất bên trong pin sẽ bị phân hủy, dẫn đến hiện tượng "quá nhiệt", gây ra sự tăng nhiệt đột ngột, thậm chí lên đến 400 ~ 1000°C, và có thể dẫn đến cháy nổ. Nếu nhiệt độ quá thấp, tốc độ sạc của pin cần được duy trì ở mức thấp hơn, nếu không sẽ gây ra hiện tượng phân hủy lithium trong pin và gây đoản mạch bên trong dẫn đến cháy.
Từ góc độ tuổi thọ pin, tác động của nhiệt độ lên tuổi thọ pin là không thể bỏ qua. Sự lắng đọng lithium trong pin khi sạc ở nhiệt độ thấp sẽ khiến tuổi thọ chu kỳ của pin giảm nhanh chóng xuống hàng chục lần, và nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ theo thời gian và tuổi thọ chu kỳ của pin. Nghiên cứu cho thấy rằng ở nhiệt độ 23 ℃, tuổi thọ theo thời gian của pin với dung lượng còn lại 80% là khoảng 6238 ngày, nhưng khi nhiệt độ tăng lên 35 ℃, tuổi thọ theo thời gian chỉ còn khoảng 1790 ngày, và khi nhiệt độ đạt 55 ℃, tuổi thọ theo thời gian chỉ còn khoảng 272 ngày.
Hiện nay, do những hạn chế về chi phí và kỹ thuật, việc quản lý nhiệt độ pin (BTMS(Công nghệ làm mát pin) chưa thống nhất trong việc sử dụng môi chất dẫn nhiệt, và có thể được chia thành ba hướng kỹ thuật chính: làm mát bằng không khí (chủ động và thụ động), làm mát bằng chất lỏng và vật liệu chuyển pha (PCM). Làm mát bằng không khí tương đối đơn giản, không có nguy cơ rò rỉ và tiết kiệm chi phí. Nó phù hợp cho giai đoạn phát triển ban đầu của pin LFP và lĩnh vực xe hơi cỡ nhỏ. Hiệu quả của làm mát bằng chất lỏng tốt hơn so với làm mát bằng không khí, nhưng chi phí cao hơn. So với không khí, môi chất làm mát bằng chất lỏng có đặc điểm là dung tích nhiệt riêng lớn và hệ số truyền nhiệt cao, giúp khắc phục hiệu quả nhược điểm kỹ thuật về hiệu suất làm mát bằng không khí thấp. Đây là hướng tối ưu hóa chính cho xe hơi chở khách hiện nay. Zhang Fubin đã chỉ ra trong nghiên cứu của mình rằng ưu điểm của làm mát bằng chất lỏng là tản nhiệt nhanh, có thể đảm bảo nhiệt độ đồng đều cho bộ pin và phù hợp với các bộ pin có sản sinh nhiệt lớn; nhược điểm là chi phí cao, yêu cầu đóng gói nghiêm ngặt, nguy cơ rò rỉ chất lỏng và cấu trúc phức tạp. Vật liệu chuyển pha có cả ưu điểm về hiệu quả trao đổi nhiệt và chi phí, cũng như chi phí bảo trì thấp. Công nghệ hiện tại vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Công nghệ quản lý nhiệt của vật liệu chuyển pha vẫn chưa hoàn thiện, và đây là hướng phát triển tiềm năng nhất cho việc quản lý nhiệt pin trong tương lai.
Nhìn chung, làm mát bằng chất lỏng hiện là công nghệ chủ đạo, chủ yếu là do:
(1) Một mặt, các loại pin ba thành phần niken cao phổ biến hiện nay có độ ổn định nhiệt kém hơn so với pin lithium sắt photphat, nhiệt độ thoát nhiệt thấp hơn (nhiệt độ phân hủy, 750 °C đối với lithium sắt photphat, 300 °C đối với pin lithium ba thành phần) và sản sinh nhiệt cao hơn. Mặt khác, các công nghệ ứng dụng lithium sắt photphat mới như pin dạng lưỡi dao của BYD và CTP thời kỳ Ninh Đức loại bỏ các mô-đun, cải thiện việc sử dụng không gian và mật độ năng lượng, đồng thời thúc đẩy hơn nữa việc quản lý nhiệt của pin chuyển từ công nghệ làm mát bằng không khí sang công nghệ làm mát bằng chất lỏng.
(2) Bị ảnh hưởng bởi hướng dẫn giảm trợ cấp và sự lo lắng của người tiêu dùng về phạm vi lái xe, phạm vi lái xe của xe điện tiếp tục tăng và yêu cầu về mật độ năng lượng của pin ngày càng cao. Nhu cầu về công nghệ làm mát bằng chất lỏng với hiệu suất truyền nhiệt cao hơn đã tăng lên.
(3) Các mẫu đang phát triển theo hướng các mẫu tầm trung đến cao cấp, với ngân sách chi phí đủ, theo đuổi sự thoải mái, khả năng chịu lỗi linh kiện thấp và hiệu suất cao, và giải pháp làm mát bằng chất lỏng phù hợp hơn với các yêu cầu.
Bất kể đó là xe hơi truyền thống hay xe năng lượng mới, nhu cầu về sự thoải mái của người tiêu dùng ngày càng cao, và công nghệ quản lý nhiệt độ khoang lái trở nên đặc biệt quan trọng. Về phương pháp làm lạnh, máy nén điện được sử dụng thay cho máy nén thông thường, và pin thường được kết nối với hệ thống làm mát điều hòa không khí. Xe truyền thống chủ yếu sử dụng loại đĩa nghiêng, trong khi xe năng lượng mới chủ yếu sử dụng loại xoáy. Phương pháp này có hiệu suất cao, trọng lượng nhẹ, độ ồn thấp và rất tương thích với năng lượng truyền động điện. Ngoài ra, cấu trúc đơn giản, hoạt động ổn định và hiệu suất thể tích cao hơn khoảng 60% so với loại đĩa nghiêng. Về phương pháp sưởi ấm, sưởi ấm bằng PTC (Personal Thermal Control) được sử dụng.máy sưởi không khí PTC/bộ gia nhiệt nước làm mát PTC(Điều này là cần thiết, và xe điện thiếu các nguồn nhiệt không tốn chi phí (như chất làm mát động cơ đốt trong)
Thời gian đăng bài: 07/07/2023
