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Qu'est-ce que le refroidissement par immersion de la batterie? – TKT

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19,

2025

Le refroidissement par immersion de la batterie est une approche de gestion thermique de la batterie qui immerge complètement l'ensemble de la batterie dans un environnement non conducteur., liquide de refroidissement diélectrique ininflammable. Il élimine les échangeurs de chaleur à plaques refroidis par liquide, au lieu de cela, réaliser un échange de chaleur par voie directe, surface de contact maximale entre la batterie et le liquide de refroidissement. Cela exploite la conductivité thermique et la fluidité élevées du liquide pour absorber rapidement la chaleur., permettant ainsi un contrôle plus efficace de la température de la batterie.

Diagramme schématique du refroidissement par immersion de la batterie

Selon que le liquide de refroidissement subit ou non un changement de phase, il peut être classé en deux types:

1. Refroidissement de la batterie à immersion monophasée: La chaleur générée par la batterie est absorbée par le liquide de refroidissement environnant, qui ne subit pas de changement de phase (C'est-à-dire, reste liquide partout). Le liquide de refroidissement chauffé circule via une pompe électrique vers un échangeur de chaleur externe., où la chaleur est dissipée dans l'air ambiant ou dans un autre système de refroidissement liquide. Après refroidissement, il recircule dans le boîtier de la batterie.

2. Refroidissement de la batterie à immersion biphasée: Utilise un liquide de refroidissement spécial avec un faible point d'ébullition. Lorsque la batterie génère de la chaleur, le liquide de refroidissement en contact absorbe la chaleur et subit une transition de phase (C'est-à-dire, se vaporise dans un état gazeux). Ce processus de transition de phase absorbe une quantité importante de chaleur avec une grande efficacité. La vapeur de liquide de refroidissement qui en résulte monte vers un condenseur situé en haut du réservoir., où il se reconvertit en liquide et s'égoutte, compléter un cycle naturel. Caractéristiques: Gestion thermique extrêmement efficace sans nécessiter le fonctionnement de pompes. Inversement, le système exige des normes plus élevées en matière d'intégrité d'étanchéité et de contrôle de la pression, ce qui le rend techniquement plus complexe et coûteux.

Principaux avantages du refroidissement par immersion de la batterie

1. Dissipation thermique efficace: La conductivité thermique du liquide est 5-10 fois celui de l'air, éliminant rapidement la chaleur de la batterie et supprimant l'augmentation de la température.

2. Excellente uniformité de la température: Le liquide recouvre entièrement la surface de la batterie, minimiser les points chauds locaux. Les tests montrent que le refroidissement par immersion maintient des différences de température maximales à moins de 1°C, par rapport à 3-5°C pour le refroidissement liquide par plaque froide. Ceci est crucial pour prolonger la durée de vie de la batterie et améliorer la sécurité, augmentant potentiellement la durée de vie de 10%-30%.

3. Sécurité améliorée: Le liquide de refroidissement possède des propriétés ignifuges, isole l'oxygène, absorbe rapidement la chaleur pendant l'emballement thermique, et supprime la propagation des flammes, réduire la probabilité d'incendie de plus 80%.

4. Utilisation élevée de l'espace: Élimine les plaques froides, tuyauterie, et autres structures, ce qui le rend adapté aux configurations de batteries haute densité. Augmente la capacité de la batterie de 20%-30% dans le même volume.

Scénarios d'application

1. Véhicules électriques haute performance (VÉ): La solution actuelle reste en phase de preuve de concept, principalement en raison de son coût élevé. La principale application explorée est la course de haute performance, où les exigences en matière de gestion thermique et de sécurité l'emportent sur les considérations de coûts.

2. Systèmes de stockage d'énergie (ESS): Cela représente l’application la plus prometteuse pour le refroidissement par immersion des batteries.. Les installations de stockage d’énergie à grande échelle donnent la priorité à la sécurité comme principale bouée de sauvetage. Le refroidissement par immersion résout efficacement les défis critiques en matière de dissipation thermique et de propagation de l'emballement thermique. Les leaders du secteur comme CATL et Tesla développent et déploient activement des technologies connexes..

3. Centres de données: Dans des scénarios exigeant une fiabilité extrême, le refroidissement par immersion offre un environnement opérationnel plus stable et sécurisé.

Scénario de refroidissement par immersion de la batterie

Le système de refroidissement par immersion de la batterie est-il pratique?

J'ai déjà évoqué ses principaux avantages plus tôt. Il a atteint des performances de premier ordre en termes de taux de dissipation thermique, uniformité de la température, sécurité, et utilisation de l'espace. Cependant, il reste au stade de l'application de démonstration et des premiers stades de commercialisation, manquant de grande envergure, validation du marché à long terme. Les trois principaux problèmes sont:

1. À coût extrêmement élevé, car le liquide de refroidissement lui-même est cher.

2. Exigences exigeantes en matière d’étanchéité des systèmes: Cela nécessite des batteries entièrement scellées, imposer des exigences strictes aux matériaux et aux processus de fabrication.

3. Maintenance complexe et exigeante: La surveillance régulière des conditions du liquide de refroidissement nécessite un personnel spécialisé. En plus, les procédures de réparation et les opérations de remplacement du liquide de refroidissement sont très complexes lorsque des problèmes surviennent.

En résumé, Le refroidissement par immersion des batteries est une technologie aux performances exceptionnelles mais dont les conditions ne sont pas réunies pour une adoption généralisée.. Bien qu'il offre des avantages de premier plan en termes de performances et de sécurité absolues, son coût élevé et les défis non résolus de la production de masse limitent les applications à grande échelle. Par conséquent, il n'est pas encore largement utilisé dans le secteur commercial. Le système de gestion thermique des batteries actuellement largement utilisé dans le secteur commercial est le refroidissement liquide des batteries..

Qu'est-ce qu'un système de refroidissement liquide de batterie?

UN système de refroidissement liquide de la batterie fait circuler le liquide de refroidissement à travers des plaques de refroidissement liquide à l'intérieur de la batterie pour absorber la chaleur générée par les cellules. Cette chaleur est ensuite transférée vers un radiateur situé à l'avant ou sur le côté du véhicule.. Le radiateur échange ensuite de la chaleur avec l'air extérieur via des ventilateurs.. Ceci constitue un système d'échange de chaleur secondaire.

Les systèmes de refroidissement liquide représentent l'option commerciale la plus mature disponible aujourd'hui. Ils atteignent l’équilibre optimal entre les coûts, fiabilité, et la sécurité. Pour le prochain 5-10 années, ils resteront le choix préféré de la majorité des véhicules électriques utilitaires.

TKT Système de refroidissement liquide de la batterie

Pour une comparaison plus intuitive, J'ai compilé pour vous un tableau comparatif détaillé:

Type de système	Système de refroidissement liquide de la batterie	Système de refroidissement par immersion de batterie
Principe de fonctionnement	Refroidissement indirect: Le liquide de refroidissement circule à travers des canaux dans la plaque de refroidissement liquide, échanger de la chaleur avec la batterie via la plaque métallique.	Refroidissement direct: La batterie est directement immergée dans un liquide de refroidissement diélectrique, permettant un échange thermique maximal sur la surface.
Efficacité de refroidissement	Haut, répondant aux exigences de la plupart des véhicules électriques actuels.	Exceptionnellement élevé, surpassant de loin le refroidissement liquide.
Uniformité de la température	Bien, mais de légères variations de température existent toujours dans différentes zones de la cellule.	Excellent, avec un refroidissement uniforme dans toute la cellule et des différences de température minimes.
Sécurité	Haut: S'appuie sur le BMS et la conception de détection d'emballement thermique.	Extrêmement élevé: Le liquide de refroidissement lui-même est ininflammable et supprime efficacement la propagation de l'emballement thermique..
Complexité du système	Modéré à élevé: Nécessite un système complexe comprenant une plaque de refroidissement liquide, pompe à eau, tubes, radiateur, etc..	Partiellement simple, Partiellement complexe: Élimine certains composants, mais présente une étanchéité complexe et une conception d'échangeur de chaleur externe.
Coût	Modéré: Une technologie mature, chaîne d'approvisionnement établie, coûts contrôlables.	Très élevé: Liquide de refroidissement coûteux, processus de scellement coûteux, coûts globaux potentiellement plusieurs fois supérieurs à ceux du refroidissement liquide.
Réparabilité	Bien: Des procédures de réparation et une chaîne d'approvisionnement établies sont en place.	Pauvre: Les réparations nécessitent la manipulation du liquide de refroidissement, impliquent des procédures complexes, et nécessiter un retour au fabricant d'origine pour réparation.
Applications principales	Largement appliqué dans presque tous les secteurs, y compris les véhicules de tourisme, véhicules utilitaires, et stockage d'énergie.	Des véhicules performants et des systèmes de stockage d’énergie haut de gamme actuellement en phase de démonstration.
Maturité technologique	Très mature: Validé par plus d’une décennie de déploiement sur le marché à grande échelle.	Stade précoce: Transition des tests en laboratoire vers les applications de démonstration, manque de validation à long terme.

Résumé

Le refroidissement des batteries par immersion est une technologie d’avenir, prête pour l’avenir, avoir atteint le plafond en termes de performances absolues et de sécurité. Cependant, de nombreux défis restent à relever avant son adoption généralisée.

1. Réduction significative des coûts des liquides de refroidissement et autres matériaux.

2. Résolution de défis d'ingénierie tels que la technologie d'étanchéité et les solutions de maintenance.

3. Commentaires sur les tests de validation du marché dans diverses conditions climatiques et environnements routiers.

Une fois ces obstacles surmontés, cette technologie propulsera la nouvelle industrie énergétique vers une plus grande efficacité et sécurité. Regardons ensemble l'avenir.