Tecnologia de gerenciamento térmico para veículos totalmente elétricos

O sistema de gerenciamento térmico de veículos totalmente elétricos não só garante um ambiente de condução confortável para o motorista, como também controla a temperatura, a umidade, a temperatura do ar fornecido, etc., do ambiente interno. Ele controla principalmente a temperatura da bateria. O controle da temperatura da bateria é essencial para garantir a segurança do veículo elétrico, sendo um pré-requisito importante para a operação eficiente e segura de automóveis.

Existem muitos métodos de resfriamento para baterias de energia, que podem ser divididos em resfriamento a ar, resfriamento líquido, resfriamento por dissipador de calor, resfriamento por material de mudança de fase e resfriamento por tubo de calor.

Temperaturas muito altas ou muito baixas afetam o desempenho das baterias de íon-lítio, mas diferentes temperaturas têm efeitos distintos na estrutura interna da bateria e nas reações químicas dos íons.

Em baixas temperaturas, a condutividade iônica do eletrólito durante a carga e descarga é baixa, e as impedâncias nas interfaces eletrodo positivo/eletrólito e eletrodo negativo/eletrólito são altas, o que afeta a impedância de transferência de carga nas superfícies dos eletrodos positivo e negativo e a velocidade de difusão dos íons de lítio no eletrodo negativo, afetando, em última análise, indicadores-chave como o desempenho de descarga da bateria e a eficiência de carga e descarga. Em baixas temperaturas, parte do solvente no eletrólito da bateria se solidifica, dificultando a migração dos íons de lítio. À medida que a temperatura cai, a impedância da reação eletroquímica do sal do eletrólito continua a aumentar, e a constante de dissociação de seus íons também continua a diminuir. Esses fatores afetam seriamente a taxa de movimento dos íons no eletrólito, reduzindo a taxa de reação eletroquímica; e durante o processo de carregamento da bateria em baixa temperatura, a dificuldade na migração dos íons de lítio desencadeia a redução dos íons de lítio em dendritos de lítio metálico, resultando na decomposição do eletrólito e no aumento da polarização de concentração. Além disso, os ângulos agudos desses dendritos de lítio metálico podem perfurar facilmente o separador interno da bateria, causando um curto-circuito e um acidente.

Altas temperaturas não causam a solidificação do solvente do eletrólito, nem reduzem a taxa de difusão dos íons do sal do eletrólito; pelo contrário, aumentam a atividade da reação eletroquímica do material, aumentam a taxa de difusão iônica e aceleram a migração dos íons de lítio. Assim, em certo sentido, altas temperaturas ajudam a melhorar o desempenho de carga e descarga das baterias de íon-lítio. No entanto, quando a temperatura é muito alta, acelera a reação de decomposição da película SEI, a reação entre o carbono com lítio incorporado e o eletrólito, a reação entre o carbono com lítio incorporado e o adesivo, a reação de decomposição do eletrólito e a reação de decomposição do material do cátodo, afetando seriamente a vida útil e o desempenho da bateria. Quase todas as reações acima são irreversíveis. Quando a taxa de reação é acelerada, os materiais disponíveis para reações eletroquímicas reversíveis dentro da bateria são rapidamente reduzidos, causando uma queda no desempenho da bateria em um curto período de tempo. Quando a temperatura da bateria continua a subir além da temperatura de segurança, a reação de decomposição do eletrólito e dos eletrodos ocorre espontaneamente dentro da bateria, gerando uma grande quantidade de calor em um curto período de tempo. Isso causa uma falha térmica que pode levar à sua destruição completa. No espaço reduzido da caixa da bateria, o calor tem dificuldade em se dissipar a tempo e se acumula rapidamente. Isso aumenta a probabilidade de rápida propagação da falha térmica, fazendo com que a bateria solte fumaça, entre em combustão espontânea ou até mesmo exploda.