نقطة الألم: تعد درجة الحرارة أحد أكبر العوامل المباشرة في أداء بطاريات الليثيوم، ويمكن أن يكون لدرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة للغاية تأثير سلبي لا رجعة فيه على الموثوقية العامة والعمر والأداء الآخر للبطارية. لذلك، في بعض السيناريوهات الخاصة، يجب أن تكون بطاريات Li-ion مجهزة بوظائف قوية وفعالة لإدارة درجة الحرارة. باعتبارها شركة مصنعة محترفة لبطاريات الليثيوم، تتمتع LYBATT بخبرة وقوة احترافية للغاية في حلول درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والتي سأقدمها لك أدناه.
1. تطوير واستخدام الخلايا الكهربائية التي يمكنها العمل بشكل طبيعي في درجات الحرارة القصوى وزيادة عتبة نطاق درجات الحرارة العالية والمنخفضة لبطاريات الليثيوم نفسها لتلبية احتياجات التشغيل في درجات الحرارة المحيطة القصوى؛
2. من خلال دمج نظام التدفئة أو التبريد في نظام بطارية الليثيوم، يتم الاحتفاظ ببطارية الليثيوم دائمًا في نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل.
1. استخدام البطاريات واسعة الحرارة:
قامت LYBATT وCBAK وشركات خلايا البطاريات الرائدة الأخرى بتطوير مجموعة متنوعة من خلايا البطاريات الرائدة في الصناعة والتي يمكنها تلبية بيئات درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة للغاية. بالمقارنة مع عتبات درجة حرارة خلايا البطارية التقليدية، تستخدم LYBATT خلايا بطارية ذات درجة حرارة واسعة يمكنها العمل بشكل مستمر في بيئات تتراوح من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية. يتوفر الليثيوم الثلاثي (18650)، وفوسفات الحديد الليثيوم (26700). بالإضافة إلى قدرته القوية على التكيف مع درجات الحرارة، فإنه يحتوي أيضًا على مضاعف تفريغ يصل إلى 5 درجات مئوية.
المزايا: يمكن استخدام البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، مما يقلل من تكوين الأجهزة لأنظمة إدارة درجة الحرارة الأخرى، مما يوفر ويقلل المساحة الداخلية والحجم الإجمالي للبطارية؛ زيادة كثافة الطاقة الإجمالية. درجة الحرارة لها تأثير بسيط على عمر بطارية الليثيوم، والأداء الآخر.
العيوب: تكلفة الوحدة أعلى بكثير من تكلفة بطاريات الليثيوم التقليدية، وإذا تم تجاوز نطاق درجة حرارة الخلايا، فسوف يلزم استخدام أي نظام آخر لإدارة درجة الحرارة.
2. حلول نظام تبريد الهواء
تم تصميم نظام تبريد الهواء لتعزيز منطقة الاتصال بين الهواء وسطح البطارية من خلال تحسين هيكل المساحة الداخلية لنقل الحرارة من البطارية. كما أنها تساعد المروحة على تسريع دوران الهواء وتحسين كفاءة تبديد الحرارة.
المزايا: بناء بسيط، كتلة نظام منخفضة نسبيًا، عدم إمكانية تسرب السوائل؛ يمكن تكييفها مع معظم سيناريوهات التطبيق.
العيوب: وظيفة واحدة، وظيفة تبديد الحرارة والتبريد فقط؛ انخفاض معامل التبادل الحراري بين الهواء وسطح البطارية، والحد الأدنى من كفاءة تبديد الحرارة، ويلزم وجود فتحات إضافية في غلاف البطارية للتهوية، مما يجعل من المستحيل مقاومة الماء وزيادة صعوبة العزل من الغبار.
3. أنظمة التبريد السائلة
تستفيد أنظمة التبريد السائلة من معامل التبادل الحراري العالي للسوائل بالنسبة للهواء، والذي يمكنه حمل الحرارة بسرعة بعيدًا لتحقيق أغراض التبريد. من الممكن أيضًا دمج وحدة التسخين في نظام التبريد السائل، والتي يمكنها تسخين السائل الموجود في الأنبوب عندما تحتاج مجموعة البطارية إلى التسخين، وبالتالي تحقيق وظيفة التسخين داخل البطارية. يستخدم نظام التبريد السائل LYBATT الحالي طريقة اتصال غير مباشرة، حيث يتدفق السائل في أنبوب مغلق. وهذا يتجنب بشكل فعال التكثيف، وخطر تسرب السائل.
الايجابيات: يعمل بكامل طاقته، ويسخن ويبدد الحرارة من البطارية. أقصى كفاءة للتبادل الحراري.
العيوب: هيكل داخلي معقد من الناحية التقنية، كبير الحجم، يتطلب معدات مضخات حرارية خارجية، أعلى تكلفة، يتطلب طاقة البطارية ويؤثر على النطاق الإجمالي.
4. أنظمة تبريد المواد المتغيرة الطور (PCM).
نظام التبريد PCM هو نظام تبريد سلبي يضيف مادة تخزين طاقة متغيرة الطور بين الخلايا ويستخدم خصائص امتصاص حرارة مادة الطور لتحقيق الإدارة الحرارية للبطارية.
المزايا: بناء بسيط، القدرة على تقليل حجم نظام البطارية، عدم استهلاك إضافي لطاقة البطارية، كفاءة تبريد أفضل من تبريد الهواء.
العيوب: وظيفة واحدة، يمكن أن توفر وظيفة التبريد فقط؛ التكلفة العالية نسبيًا لمواد تغيير الطور، وعدم القدرة على التحكم في درجة الحرارة بدقة، وامتصاص الحرارة المحدود.
5. أنظمة تبريد الأنابيب الحرارية
مبدأ أنبوب الحرارة لتبديد الحرارة هو تخزين الحرارة من جانب التبخر (جانب توليد الحرارة) في شكل حرارة تغيير الطور في مادة تغيير الطور ونقل الحرارة إلى جانب التكثيف (قسم تبديد الحرارة، عادة البطارية الغلاف) بمساعدة قدرة نقل الكتلة لتحقيق تدفق حراري كبير مع اختلاف بسيط في درجة الحرارة وانخفاض سريع في درجة حرارة البطارية.
المزايا: كفاءة عالية في التبادل الحراري، وتأثير تبريد أفضل بكثير من نظام تبريد المواد المتغير أحادي الطور؛ عمر طويل، لا يوجد استهلاك إضافي لطاقة البطارية
العيوب: وظيفة واحدة، وظيفة التبريد فقط؛ والمتطلبات الفنية العالية للتصميم الهيكلي الشامل، وعملية النظام المعقدة نسبيًا وعملية التصنيع، وارتفاع تكلفة النظام، ليس من السهل إجراء صيانة النظام لاحقًا.
6. أنظمة التسخين بالمقاومة
يتم استخدام نظام التسخين بالمقاومة لتسخين البطارية عن طريق سلك مقاومة مدمج في طبقة التسخين المصنوعة من السيليكون. وهي حاليا واحدة من أنظمة التدفئة السائدة.
المزايا: هيكل بسيط، عملية تصميم وتصنيع بسيطة نسبيًا، تكلفة منخفضة نسبيًا.
العيوب: وظيفة واحدة، يمكن أن توفر وظيفة التسخين فقط؛ يتم تسخين الخلية الكهربائية بسهولة بشكل غير متساو، وكفاءة التسخين منخفضة وتتطلب استهلاك طاقة إضافي للبطارية، مما يؤثر على أداء النطاق.
في الختام: إدارة درجة حرارة بطاريات الليثيوم هي وظيفة معقدة ومنهجية نسبيا. من خلال التحليل والبحث في مختلف أنظمة الإدارة الحرارية التقليدية، عندما لا يتمكن نظام إدارة حراري واحد من تلبية احتياجات سيناريو عمل البطارية، فمن الضروري الجمع بين مزايا الحلول الأخرى المختلفة، ومحاولة تجنب عيوبها والتغلب عليها، والتصميم نظام إدارة حراري مركب يجمع مجموعة متنوعة من الأنظمة لتحقيق أفضل تأثير للتحكم في درجة حرارة البطارية.
