Kaip ličio baterijų aliuminio dėklai pagerina šiluminį valdymą ir užtikrina ilgalaikį{0}}baterijos veikimą

Pasaulinei naujos energijos pramonei įsibėgėjant-elektrinėms transporto priemonėms (EV) ir energijos kaupimo sistemoms (ESS) tampant pagrindinėmis kryptimis-vienas svarbus veiksnys, lemiantis akumuliatoriaus našumą ir eksploatavimo trukmę, dažnai užima svarbiausią vietą: šilumos valdymas. Ličio-jonų akumuliatoriai, šiuolaikinių naujų energijos įrenginių pagrindas, yra labai jautrūs temperatūrai: dirbant aukštesnėje nei 45 laipsnių ar žemesnėje nei -20 laipsnių temperatūroje, jų ciklas gali sutrumpėti 30–50 %, padidėti saugos rizika (pvz., šiluminis nutekėjimas) ir laikui bėgant sumažėti energijos tankis. Nors aušinimo ventiliatoriai, aušintuvai ir šiluminės sąsajos medžiagos vaidina svarbų vaidmenį valdant šilumą, ličio baterijos aliuminio korpusas{10}}išorinis akumuliatoriaus „apsaugininkas“ tapo nepakartojamu herojumi. Ne tik struktūrinis apvalkalas, bet ir kaip pasyvus šilumos reguliatorius, kuris efektyviai išsklaido šilumą, išlaiko optimalią temperatūrą ir saugo akumuliatoriaus elementus.

Gyvenimo trukmės pablogėjimas:Kas 10 laipsnių padidinus akumuliatoriaus veikimo temperatūrą (virš 25 laipsnių), akumuliatoriaus veikimo laikas gali sutrumpėti perpus. Pavyzdžiui, įprastos EV baterijos, kurių ciklų trukmė yra 1500{11}}25 laipsnių kampu, gali atlaikyti tik 750 ciklų, jei ji nuolat veikia 35 laipsnių kampu. Prastas šiluminis valdymas paverčia 8 metų baterijos veikimo trukmę tik 4 metus kainuojančiomis vartotojams ir operatoriams tūkstančius pakeitimo išlaidų.
Pavojai saugai: perkaitimas yra pagrindinė ličio baterijos terminio nutekėjimo priežastis – reiškinys, dėl kurio gali kilti gaisras ar sprogimas. 2023 m. JAV nacionalinė greitkelių eismo saugumo administracija (NHHTSA) pranešė apie daugiau nei 200 elektromobilių gaisrų, susijusių su netinkamu akumuliatoriaus aušinimu, daugelis iš jų buvo atsekami dėl neefektyvaus šilumos išsklaidymo iš akumuliatoriaus korpusų.
Našumo praradimas:Aukšta temperatūra sumažina akumuliatoriaus gebėjimą kaupti ir tiekti energiją. Elektromobilio akumuliatorius, veikiantis 50 laipsnių kampu, gali prarasti 15–20 % savo diapazono, o gyvenamosios paskirties energijos kaupimo baterija, esant tokiai pačiai temperatūrai, gali nesugebėti aprūpinti namų maitinimu per didžiausius išjungimus. Šalta temperatūra yra vienodai problematiška, lėtinanti įkrovimo greitį ir ribojanti energijos išeigą.

Puikus šilumos laidumas:Aliuminio akumuliatoriaus korpuso šilumos laidumas yra 205 W/(m·K) ir yra daug didesnis nei plieno (50 W/(m·K)) ir plastiko (0,2–0,5 W/(m·K)). Tai reiškia, kad aliuminio korpusai gali perduoti šilumą iš akumuliatoriaus elementų į išorinę aplinką iki 4 kartų greičiau nei plienas ir 400 kartų greičiau nei plastikas.

Vienodas šilumos paskirstymas:Skirtingai nuo plieno (kurio šiluma perduodama netolygiu dėl kristalinės struktūros) ir plastiko (kuris sulaiko šilumą karštuose taškuose), Battery Shell tolygiai paskirsto šilumą visame paviršiuje. Taip užkertamas kelias „viešųjų taškų susidarymui“-lokalioms ekstremalios temperatūros vietoms, kurios pagreitina ląstelių degradaciją. Laboratorinių bandymų metu elektromobilių akumuliatorių korpusuose esantys akumuliatoriai parodė tik 3–5 laipsnių temperatūros skirtumus tarp elementų, palyginti su 8–12 laipsnių plieno ir 15–20 laipsnių plastiko.

Dvigubas šilumos reguliavimas:Aliuminio akumuliatoriaus korpusas ne tik išsklaido šilumą{0}}, bet ir išlaiko šilumą šaltoje aplinkoje. Maža savitoji šiluminė talpa (0,91 J/(g·K)) leidžia sugerti ir išlaikyti šilumą, atsirandančią normaliai veikiant akumuliatoriui, todėl šaltame klimate elementai išlieka virš kritinės -20 laipsnių slenksčio. Elektromobiliams tokiuose regionuose kaip Kanada ar Šiaurės Europa reiškia greitesnį žiemos įkrovimą ir jokio atstumo praradimo dėl su šalčiu susijusių našumo kritimų.

Plonos{0}}sienos, bet labai{1}}tvirtos konstrukcijos:Šiuolaikiniuose ličio baterijų aliuminio dėkluose naudojami 6061 arba 6063 aliuminio lydiniai, leidžiantys plonas sienas (0,8–1,2 mm), išlaikant 260 MPa atsparumą tempimui+. Plonos sienelės sumažina šiluminę varžą-šilumai nereikia judėti per storą medžiagą, kad išeitų-, o didelis stiprumas užtikrina, kad baterijos galios baterijos (elektroninės baterijos) ir didžiausios galios.

Integruoti šilumos išsklaidymo kanalai:Daugelio baterijų korpusų vidiniame arba išoriniame paviršiuje yra lazeriu{0}}išgraviruoti mikro-kanalai (0,5–1,0 mm pločio). Šie kanalai veikia kaip „šilumos greitkeliai“, nukreipiantys šilumos perteklių nuo elementų paviršių į korpuso išorę. Didelės-galios ESS baterijose (naudojamose duomenų centruose arba tinklo saugyklose) šie kanalai gali sumažinti vidinę temperatūrą 8–10 laipsnių didžiausio veikimo metu.​

Šiluminės sąsajos suderinamumas:Aliuminio akumuliatoriaus dėklai skirti sklandžiai dirbti su šiluminės sąsajos medžiagomis, tokiomis kaip grafito trinkelės ar terminis tepalas. Skirtingai nuo plastiko, Power Battery Cover Plate lygus paviršius (Ra Mažiau arba lygus 0,8 μm) užtikrina visišką kontaktą su TIM, pašalinant oro kišenes, kurios blokuoja šilumos perdavimą.

Pasyvus aušinimo patobulinimas:Elektromobilių baterijų blokuose maitinimo baterijų dangčio plokštės dažnai suporuojamos su skysčio aušinimo kilpomis arba aušintuvais,{0}}tačiau jie veikia kaip pasyvus aušintuvas. Didelis „Battery Shell“ paviršiaus plotas (optimizuotas kiekvienam akumuliatoriaus dydžiui) padidina oro šilumos poveikį, o jo lengva konstrukcija (40 % lengvesnė už plieną) neprideda papildomo svorio, kuris sumažintų transporto priemonės efektyvumą.

EV taikymas:Pirmaujantis Kinijos elektromobilių gamintojas pakeitė plieninius akumuliatorių dėklus į mūsų ličio prizminių elementų aliuminio korpusą savo A-klasės sedane. Po 2 metų bandymų realiame pasaulyje elektromobilių akumuliatoriaus talpa sumažėjo tik 8 %, palyginti su 15 % modelių su plieniniais akumuliatoriaus korpusais. Vairuotojai taip pat nepranešė apie atstumo praradimą vasarą (net esant 38 laipsnių karščiui) ir 10 % greitesnį įkrovimą žiemą.

Energijos saugojimo taikymas:Europos ESS tiekėjas naudojo mūsų naujus energijos aliuminio baterijų dėklus 500 kWh talpos tinklo saugojimo sistemoje. Per 18 mėnesių sistema išlaikė vidutinę 32 laipsnių darbinę temperatūrą (gerokai žemesnę už 45 laipsnių slenkstį), o akumuliatoriaus veikimo laikas pailgėjo 40 %, palyginti su ankstesnėmis tiekėjo plastikinių -dėklų sistemomis. Tai sumažino pakeitimo išlaidas 20 000 EUR vienai sistemai per 5 metus

Buitinės elektronikos taikymas:Pasaulinis išmaniųjų telefonų prekės ženklas savo belaidėms ausinių baterijoms pritaikė miniatiūrinius pritaikytus prizminius baterijų elementų korpusus. EV Car Battery Shells taip efektyviai išsklaidė šilumą, kurią sukelia greitas įkrovimas (10 minučių visiškas įkrovimas), kad ausinių baterijos tarnavimo laikas pailgėjo nuo 2 metų iki 3 metų, todėl klientų skundai dėl akumuliatoriaus nusidėvėjimo sumažėjo 60%.