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Sistema de gestión térmica de batería para vehículos eléctricos y duración de la batería

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21,

2025

El sistema de gestión térmica de la batería para vehículos eléctricos y la duración de la batería tiene un impacto directo en la relación. Esto se debe a que el control de la temperatura afecta directamente la estabilidad química de la batería e integridad estructural física. Degradación de la batería, ES DECIR., disminución de la capacidad y mayor resistencia interna. Es esencialmente el resultado acumulativo de reacciones electroquímicas internas y envejecimiento material. Las temperaturas inadecuadas aceleran este proceso. En este documento, Analizamos el mecanismo de envejecimiento de la batería, El efecto de la temperatura en el envejecimiento, y el principio del sistema de gestión térmica de la batería en tres dimensiones.

Sistema de gestión térmica de batería para vehículos eléctricos

Primero, El mecanismo central del envejecimiento de la batería del vehículo eléctrico: reacción electroquímica y degradación del material

Las baterías para vehículos comerciales como los autobuses eléctricos suelen ser baterías de iones de litio. La vida de las baterías de iones de litio disminuye principalmente debido a dos procesos irreversibles.

1. Envejecimiento cíclico, es decir. causado por ciclos de carga/descarga. Los materiales de los electrodos positivos y negativos de la batería experimentan cambios de volumen durante el proceso de incrustación/desembocadura de iones de litio, lo que puede conducir a la tacha de las estructuras de electrodos positivas y negativas, desprendimiento de sustancias activas, etcétera. Al mismo tiempo, La película de electrodo y electrodo SEI continúa creciendo consumiendo electrolitos y fuente de litio.

2. Envejecimiento de almacenamiento, ES DECIR., causado por una posición a largo plazo. Incluso sin cargar y descargar, "Autocontario" aún se producirá dentro de la batería. Si la batería está expuesta a alta temperatura, Acelerará la descomposición del electrolito y la disolución de iones metálicos. Que dañará aún más la estructura del electrodo.

Segundo, El efecto agravante de la temperatura en el envejecimiento de la batería eléctrica del vehículo

La temperatura es una variable importante en el envejecimiento de las baterías EV. Demasiado alto o demasiado bajo acelerará significativamente la degradación.

1 Temperatura alta (>55℃): acelerar las reacciones del lado químico y la descomposición del material

1.1 Reacción de descomposición excesiva del electrodo negativo La película SEI es una barrera clave para proteger el electrodo. La alta temperatura acelera la reacción de descomposición del electrolito en la superficie del electrodo negativo. Esto consumirá más electrolitos y litio activo, conduciendo a una pérdida de capacidad irreversible. Los datos experimentales muestran que la tasa de retención de capacidad para 1000 los ciclos a 25 ° C son aproximadamente 85%, En comparación con solo 60% a 55 ° C. Fuente de datos: Revista de fuentes de energía.

1.2 Daño estructural del material del cátodo. Níquel-cobalto-manganeso/níquel-cobalto-aluminio es propenso a "transformación de la estructura en capas a la estructura de la sal de roca" a alta temperatura. Este proceso reduce la capacidad de litio integrada del material y acelera la capacidad de descomposición.

1.3 Riesgo de fugación térmica de la batería EV: Temperatura alta (>60℃) activará la oxidación del electrolito, que conduce a la batería. Si la temperatura continúa aumentando (>80℃), puede desencadenar el fugitivo térmico de EV, desechando directamente la batería o incluso la combustión del vehículo.

2 Temperatura baja (<0℃): inhibir la reacción electroquímica

2.1 Disminución de la tasa de difusión: La viscosidad del electrolito aumenta a bajas temperaturas, y la velocidad de difusión de los iones de litio en el electrolito disminuye, conduciendo a un aumento significativo en la resistencia interna de la batería. La resistencia interna a baja temperatura es 2-5 veces más que eso a temperatura ambiente. Al cargar y descargar, El voltaje de polarización aumenta, y el metal de litio se deposita en la superficie del electrodo negativo para formar cristales similares a la aguja. Este cristal en forma de aguja se llama dendrita de litio. Perforará la membrana SEI, causando una descomposición de la capacidad de aceleración y la capacidad de aceleración.

2.2 Disminución de la actividad de electrodos: La dificultad de la eliminación de iones de litio de los materiales del ánodo aumenta a bajas temperaturas, resultando en una disminución en la capacidad utilizable real. Por ejemplo, La capacidad de la batería a -10 ℃ es solo 50% de la temperatura normal. La conductividad electrolítica también disminuye a baja temperatura a largo plazo, reduciendo aún más la actividad.

3 Diferencia de temperatura excesiva dentro del paquete de baterías: Destruir la consistencia

Incluso si la temperatura general de la batería es apropiada, La diferencia de temperatura demasiado grande entre las células puede provocar una vida más corta. Por ejemplo, Si algunas baterías tienen una temperatura de 35 ° C y algunas baterías tienen una temperatura de 25 ° C.

Tercero, ¿Cómo un sistema de gestión térmica de batería para vehículos eléctricos extiende la duración de la batería a través del control de la temperatura??

El objetivo central del sistema de gestión térmica de la batería EV es controlar la temperatura de la batería en el "rango operativo óptimo", generalmente 25-40 ° C. La diferencia de temperatura dentro de la célula se reduce (≤5 ° C), suprimiendo así el proceso de envejecimiento. También es necesario reducir la diferencia de temperatura entre los paquetes de baterías para inhibir el proceso de envejecimiento descrito anteriormente. TKT es el especialista principal del sistema BTMS.

3.1 Escenario de alta temperatura

Sistema de refrigeración líquida de batería: La temperatura de la celda de la batería se controla por debajo de 55 ° C circulando el refrigerante para eliminar el fuego de la batería. Por ejemplo, el sistema de enfriamiento líquido en el modelo Tesla 3 controla la temperatura máxima de las celdas de la batería a 55 ° C. Este es un aumento significativo en la vida del ciclo en comparación con las baterías sin gestión térmica (Fuente de Tesla Technical Paper). Esto da como resultado más de un 30% Aumento de la vida del ciclo en comparación con las baterías sin gestión térmica (fuente: Libro blanco técnico de Tesla).

3.2 Escenarios de baja temperatura

Calefacción de PTC: A bajas temperaturas invernales, El sistema de gestión térmica precaliente la batería de -20 ° C a más de 5 ° C a través de un calentador PTC. Por ejemplo, BYD Auto puede calentar la celda de la batería a 15 ° C en un entorno de -10 ° C, que aumenta la eficiencia de la batería de 60% a 90% (Los experimentos muestran que la vida útil del ciclo de la batería es 20% más tiempo que eso sin precalentar).

3.3 Control de diferencia de temperatura

Refrigeramiento de líquido/calefacción de líquido Diseño de igual flujo: Optimizando el diseño de la tubería de enfriamiento, como el canal de flujo serpentino y la derivación paralela. El nuevo enfoque de diseño garantiza un flujo de refrigerante uniforme para cada celda de la batería, controlar la diferencia de temperatura dentro 5 grados.

Cuatro, datos empíricos: Sistema de gestión térmica de batería para vehículos eléctricos en la vida útil del efecto de mejora

Pruebas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Ornl) Demuestre que la tasa de retención de capacidad de las baterías de fosfato de hierro de litio sin el sistema de gestión térmica es solo 65% después 500 ciclos en 45 ℃ entorno; Mientras que la tasa de retención de capacidad del mismo tipo de batería equipada con el sistema de enfriamiento de líquido de batería aún está 82% después 1,000 ciclos.

Revisión sobre el sistema de gestión térmica de la batería para vehículos eléctricos

El sistema de gestión térmica de la batería para vehículos eléctricos inhibe fenómenos, como el envejecimiento acelerado de la batería y el fugitivo térmico de los vehículos eléctricos desde la raíz, controlando con precisión el rango de temperatura y reduciendo la diferencia de temperatura dentro del paquete de baterías. Es tímido. Este sistema es necesario para vehículos eléctricos. Es una parte importante de BMS. Sistemas de gestión térmica de batería de automóviles eléctricos y Sistemas de gestión térmica de batería de bus eléctrico son similares en principio, pero requieren una mayor eficiencia de enfriamiento y seguridad.

Solución TKT EV es un experto líder en sistemas de gestión térmica de batería para vehículos eléctricos comerciales. Somos un fabricante de BTMS en China, diseño integrador, producción y ventas. Si tienes alguna necesidad en esta área, No dude en dejar un mensaje. Apoyamos la personalización OEM/ODM. Hemos diseñado Sistema integrado para autobuses BYD y Tata's Electric Buses. El nuevo sistema puede enfriar los pasajeros eléctricos y la batería juntos al mismo tiempo. El sistema altamente integrado es más práctico. Si tiene la necesidad en esta área, No dude en dejar un mensaje.

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