Η τεχνολογία ψύξης με βάση τον ψεκασμό και την εμβάπτιση περιορίζει τους κινδύνους θερμικής διαφυγής και πυρκαγιάς στα πακέτα μπαταριών ιόντων λιθίου, συνδυάζοντας ψεκασμό από πάνω προς τα κάτω και μερική εμβάπτιση από το κάτω μέρος
Κορεάτες ερευνητές ανέπτυξαν το «πρώτο στον κόσμο» σύστημα ψύξης με βάση τον ψεκασμό και την εμβάπτιση για πακέτα μπαταριών ιόντων λιθίου.
Η ομάδα με επικεφαλής τον Dr. Jinsub Kim στο Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) αναφέρει ότι η τεχνική βελτιώνει τη θερμική ασφάλεια, αντιμετωπίζοντας παράλληλα το υψηλό βάρος και κόστος που συνδέονται με τις συμβατικές μεθόδους ψύξης.
Η τεχνολογία ψύξης με βάση τον ψεκασμό και την εμβάπτιση συνδυάζει ψεκασμό από πάνω προς τα κάτω και μερική εμβάπτιση από το κάτω μέρος. Έχει επικυρωθεί υπό απαιτητικές συνθήκες ταχείας φόρτισης και εκφόρτισης μπαταριών.
Καθώς αυξάνονται οι ανησυχίες σχετικά με τις πυρκαγιές μπαταριών ιόντων λιθίου και τη θερμική διαφυγή, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να ενισχύσει την ασφάλεια των μπαταριών σε διαφορετικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών οχημάτων και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για data center.
«Η τεχνολογία ψύξης με βάση τον ψεκασμό και την εμβάπτιση μπορεί να ψύξει αποτελεσματικά πακέτα μπαταριών ιόντων λιθίου και να μειώσει τους κινδύνους θερμικής διαφυγής και πυρκαγιάς χρησιμοποιώντας μόνο μικρή ποσότητα διηλεκτρικού υγρού», δήλωσε ο Dr. Kim, κύριος ερευνητής στο Κέντρο Έρευνας Αντλιών Θερμότητας του KIMM.
«Με την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης υγρού και τη μείωση του βάρους και του κόστους, η τεχνολογία αναμένεται να επεκτείνει τις εφαρμογές της σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών οχημάτων και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας», πρόσθεσε.
Υβριδική προσέγγιση
Οι μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν να υπερθερμανθούν και να πάρουν φωτιά. Tα ασφαλέστερα σύγχρονα πακέτα πρέπει να είναι πλήρως βυθισμένα σε μη αγώγιμα διηλεκτρικά υγρά.
Η μέθοδος λειτουργεί, αλλά καθιστά τα πακέτα μπαταριών εξαιρετικά βαριά και απαγορευτικά ακριβά.
Αυτή η νέα υβριδική προσέγγιση χρησιμοποιεί μηχανισμό διπλής δράσης για την ψύξη του πακέτου μπαταριών χωρίς την πλήρη εμβάπτισή του.
Συνδυάζει ψεκασμό από πάνω προς τα κάτω, ο οποίος εφαρμόζει μη εύφλεκτο διηλεκτρικό υγρό απευθείας στο επάνω τμήμα των κυψελών, με εμβάπτιση από κάτω προς τα πάνω, η οποία διατηρεί το κάτω τμήμα μερικώς βυθισμένο ώστε να απομακρύνει τη θερμότητα μέσω εξαναγκασμένης μεταφοράς.
Η τυπική ψύξη στα ηλεκτρικά οχήματα βασίζεται στην έμμεση επαφή, όπως η τοποθέτηση ψυχόμενων πλακών δίπλα στις κυψέλες.
Η πλήρης ψύξη με εμβάπτιση αντιμετώπισε αυτό το πρόβλημα βυθίζοντας τις κυψέλες σε υγρό, όμως το πρόσθετο βάρος μείωσε την αποδοτικότητα των οχημάτων.
Αυτές οι μέθοδοι συχνά αποτυγχάνουν σε ακραίες θερμοκρασίες ή κατά τη διάρκεια κύκλων ταχείας φόρτισης.
Η υβριδική μέθοδος του KIMM προσφέρει τα πλεονεκτήματα και των δύο προσεγγίσεων. Ο ψεκασμός από πάνω απομακρύνει άμεσα τις υψηλές θερμοκρασίες, ενώ η εξαναγκασμένη μεταφορά στο κάτω τμήμα συνεχίζει να απομακρύνει την υπολειπόμενη θερμότητα.
Προσφέρει επαρκή θερμικό έλεγχο ώστε να διατηρεί τις θερμοκρασίες του πακέτου μπαταριών με ασφάλεια κάτω από τους 35°C (95°F), ακόμη και κατά την ταχεία φόρτιση και εκφόρτιση.
«Η νέα τεχνολογία ψύξης με βάση τον ψεκασμό και την εμβάπτιση μειώνει τη χρήση υγρού μόλις στο 10-20% εκείνης που απαιτείται από τα συμβατικά συστήματα ψύξης με πλήρη εμβάπτιση, παρέχοντας παράλληλα βελτιωμένη απόδοση ψύξης, ενισχύοντας ταυτόχρονα τη θερμική σταθερότητα και μειώνοντας το βάρος του συστήματος», σημείωσαν οι ερευνητές στο δελτίο Τύπου.
Το υγρό είναι μη εύφλεκτο
Η τεχνολογία αυτή μειώνει τα βάρη και το κόστος μέσω της περιορισμένης κατανάλωσης διηλεκτρικού υγρού, ανοίγοντας τον δρόμο για την υιοθέτησή της τόσο στα ηλεκτρικά οχήματα όσο και στα μεγάλης κλίμακας συστήματα αποθήκευσης ενέργειας (ESS) σε επίπεδο δικτύου.
Επιπλέον, το διηλεκτρικό υγρό που χρησιμοποιείται είναι πλήρως μη εύφλεκτο. Εάν κάποια κυψέλη παρουσιάσει βλάβη, το υγρό λειτουργεί ως άμεσο εσωτερικό πυροσβεστικό μέσο.
Αφού εντόπισε τις βασικές θερμοφυσικές ιδιότητες που μεγιστοποιούν την αποδοτικότητα της ψύξης, η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει πλέον να χρησιμοποιήσει τεχνολογίες βελτιστοποίησης βασισμένες στο AI για να ανακαλύψει και να σχεδιάσει ακόμη πιο προηγμένα διηλεκτρικά υγρά.
(Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Applied Thermal Engineering)
www.worldenergynews.gr
