Tấm làm mát pin (cũng thường được gọi là "tấm làm mát pin") là thành phần quản lý nhiệt cốt lõi của hệ thống pin, đặc biệt là các bộ pin công suất cao/công suất cao như pin năng lượng năng lượng mới và pin lưu trữ năng lượng. Chức năng cốt lõi của nó là kiểm soát nhiệt độ của pin trong quá trình sạc và xả thông qua các phương tiện hoạt động hoặc thụ động, đảm bảo rằng pin luôn hoạt động trong phạm vi nhiệt độ an toàn và hiệu quả, tránh suy giảm hiệu suất, rút ngắn tuổi thọ và thậm chí rủi ro an toàn (như chạy hết nhiệt) do nhiệt độ quá nóng hoặc không đồng đều.
1Vai trò cốt lõi: Xung quanh ba giá trị cốt lõi của "kiểm soát nhiệt độ"
1. Triệt tiêu pin quá nóng và tránh rủi ro an toàn
Pin (đặc biệt là pin lithium-ion) tạo ra nhiệt Joule trong quá trình sạc và xả (hiện tại hoạt động và tạo ra nhiệt thông qua điện trở bên trong), và trong điều kiện năng lượng cao (như gia tốc nhanh và sạc nhanh các phương tiện năng lượng mới), việc tạo nhiệt sẽ tăng mạnh:
Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng an toàn (thường là 45-60 ℃ đối với pin lithium-ion, với sự khác biệt nhỏ cho các loại khác nhau), nó có thể gây ra sự phân hủy điện phân, thiệt hại cấu trúc đối với vật liệu điện cực dương và thậm chí kích hoạt "chạy trốn nhiệt" (lửa, nổ);
Tấm làm mát nhanh chóng hấp thụ nhiệt và dẫn nó vào môi trường làm mát (như chất làm mát, không khí) bằng cách tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp trên bề mặt của pin (như liên kết với pin/mô -đun), kiểm soát nhiệt độ pin trong phạm vi an toàn và giảm nguy cơ chạy nhiệt từ nguồn.
2. Cân bằng chênh lệch nhiệt độ pin để đảm bảo hiệu suất ổn định
Một bộ pin bao gồm hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm ô riêng lẻ. Nếu sự tản nhiệt không đồng đều, có thể có vấn đề chênh lệch nhiệt độ "nhiệt độ cao cục bộ, nhiệt độ thấp cục bộ" (chẳng hạn như chênh lệch nhiệt độ hơn 5 ℃ giữa cạnh và tâm của bộ pin):
Monome nhiệt độ cao: Phân rã công suất nhanh hơn và tuổi thọ ngắn hơn;
Các tế bào nhiệt độ thấp: Hiệu quả sạc và xả thấp (như giảm phạm vi mùa đông) và thậm chí không thể tham gia vào việc sạc và xả bình thường, khiến toàn bộ bộ pin bị "tụt lại phía sau";
Tấm làm mát được thiết kế với các kênh dòng chảy đồng đều (như các kênh serpentine, các kênh song song) hoặc cấu trúc tản nhiệt để đảm bảo nhiệt được mang đi đều, giảm chênh lệch nhiệt độ giữa các ô riêng lẻ (thường được yêu cầu được kiểm soát trong vòng 3-5) và cho phép tất cả hiệu suất pin được đồng bộ hóa, tránh "hiệu ứng thùng".
3. Duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu và kéo dài thời lượng pin
Pin có "phạm vi nhiệt độ hoạt động tối ưu" (thường là 20-40), trong đó:
Hiệu suất sạc cao nhất (tránh sạc nhiệt độ thấp và lắng đọng lithium trong quá trình sạc nhiệt độ cao);
Sự phân rã công suất là chậm nhất (nhiệt độ cao làm tăng tốc độ lão hóa của vật liệu điện cực, nhiệt độ thấp dẫn đến sự hình thành các sợi nhánh lithium, cả hai đều rút ngắn tuổi thọ);
Tấm làm mát tự động điều chỉnh cường độ tản nhiệt (chẳng hạn như tự động bắt đầu và dừng hệ thống làm mát theo nhiệt độ pin, điều chỉnh tốc độ dòng chất làm mát), ổn định pin trong phạm vi tối ưu trong một thời gian dài và kéo dài đáng kể tuổi thọ của bộ pin (thường kéo dài tuổi thọ của pin từ 3-5 năm.
2Chức năng phụ trợ: Phần mở rộng chức năng thích nghi với các kịch bản khác nhau
Tương thích với làm nóng nhiệt độ thấp (thiết kế tích hợp một phần): Một số tấm làm mát áp dụng cấu trúc "tích hợp nóng lạnh" (như tích hợp các yếu tố gia nhiệt trong kênh dòng chảy), có thể được chuyển sang "chế độ sưởi ấm" trong nhiệt độ thấp vào mùa đông. Pin được làm nóng trước thông qua vây làm mát/nóng, giải quyết các vấn đề về hoạt động của pin thấp và phạm vi ngắn ở nhiệt độ thấp (đặc biệt phù hợp với các phương tiện năng lượng mới ở các khu vực phía bắc lạnh).
Bảo vệ cấu trúc pin và giảm tác động rung động: Một số tấm làm mát (như tấm pin năng lượng mới làm mát bằng nước) được trang bị vật liệu đệm (như miếng silicon dẫn điện nhiệt) khi được gắn vào pin. Ngoài việc tăng cường độ dẫn nhiệt, chúng cũng có thể đệm các rung động trong quá trình vận hành xe, tránh sự lỏng lẻo cấu trúc hoặc tiếp xúc điện cực kém của các tế bào pin do rung động lâu dài.
3Kịch bản thích ứng chính: Tại sao pin công suất cao dựa vào các tấm làm mát?
Pin năng lượng năng lượng mới: Đây là kịch bản ứng dụng cốt lõi nhất cho các tấm làm mát. Do năng lượng sạc và xả cao của pin trong quá trình vận hành xe (chẳng hạn như công suất cực đại đạt hàng trăm kilowatt) và không gian lắp đặt kèm theo (điều kiện tản nhiệt kém bên trong bộ pin), cần phải sử dụng các tấm làm mát (chủ yếu là các tấm làm mát bằng nước) để loại bỏ nhiệt, nếu không nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến phạm vi và an toàn;
Hệ thống pin lưu trữ năng lượng: Bộ pin của các nhà máy nguồn lưu trữ năng lượng lớn (như lưu trữ năng lượng phù hợp với năng lượng quang điện/gió) có công suất lớn và có thể được sạc và xả trong một thời gian dài. Nếu nhiệt độ quá cao, công suất sẽ nhanh chóng phân rã. Các tấm làm mát có thể đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài của hệ thống lưu trữ năng lượng;
Pin công nghiệp công suất cao, chẳng hạn như các loại được sử dụng trong xe nâng và robot AGV, tạo ra một lượng lớn nhiệt thông qua sạc và xả nhanh thường xuyên. Tấm làm mát có thể ngăn pin thường xuyên tắt do quá nóng và cải thiện hiệu quả vận hành thiết bị.
