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Système de gestion thermique de la batterie pour les véhicules électriques et la durée de vie de la batterie

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21,

2025

Le système de gestion thermique de la batterie pour les véhicules électriques et la durée de vie de la batterie a un impact direct sur la relation. En effet, le contrôle de la température affecte directement la stabilité chimique de la batterie et l'intégrité structurelle physique. Dégradation de la batterie, C'est-à-dire, diminution de la capacité et augmentation de la résistance interne. C'est essentiellement le résultat cumulatif des réactions électrochimiques internes et du vieillissement des matériaux. Les températures inappropriées accélèrent ce processus. Dans ce document, Nous analysons le mécanisme de vieillissement de la batterie, L'effet de la température sur le vieillissement, et le principe du système de gestion thermique de la batterie en trois dimensions.

Système de gestion thermique de batterie pour véhicules électriques

D'abord, Le mécanisme central du vieillissement de la batterie du véhicule électrique: Réaction électrochimique et dégradation des matériaux

Les batteries pour les véhicules commerciaux tels que les bus électriques sont généralement des batteries au lithium-ion. La durée de vie des batteries lithium-ion diminue principalement en raison de deux processus irréversibles.

1. Vieillissement cyclique, c.. causée par des cycles de charge / décharge. Les matériaux des électrodes positives et négatifs de la batterie subissent des changements de volume pendant le processus d'incorporation / dé-emboublition des ions lithium, ce qui peut conduire à la craquage des structures d'électrodes positives et négatives, Débartière de substances actives, et ainsi de suite. En même temps, Le film Electrolyte and Electrode SEI continue de se développer en consommation d'électrolyte et de lithium Source.

2. Vieillissement, C'est-à-dire, causé par une position à long terme. Même sans charge et déchargement, «Auto-décharge» se produira toujours à l'intérieur de la batterie. Si la batterie est exposée à une température élevée, Il accélérera la décomposition de l'électrolyte et la dissolution des ions métalliques. Qui endommagera encore la structure de l'électrode.

Deuxième, L'effet aggravant de la température sur le vieillissement de la batterie du véhicule électrique

La température est une variable importante dans le vieillissement des batteries EV. Trop élevé ou trop bas accélérera considérablement la dégradation.

1 Température élevée (>55℃): accélérer les réactions secondaires chimiques et la décomposition des matériaux

1.1 Électrode négative Réaction de décomposition excessive Le film SEI est une barrière clé pour protéger l'électrode. Une température élevée accélère la réaction de décomposition de l'électrolyte à la surface de l'électrode négative. Cela consommera plus d'électrolyte et de lithium actif, conduisant à une perte de capacité irréversible. Les données expérimentales montrent que le taux de rétention de capacité pour 1000 Les cycles à 25 ° C sont à propos 85%, par rapport à seulement 60% à 55 ° C. Source de données: Journal of Power Sources.

1.2 Dommages structurels du matériau de la cathode. La cathode au nickel-cobalt-manmanganais / nickel-cobalt-aluminium est sujette à «transformation de la structure en couches à la structure du sel de roche» à haute température. Ce processus réduit la capacité intégrée au lithium du matériau et accélère la décroissance de la capacité.

1.3 Risque de runnway thermique de batterie EV: Température élevée (>60℃) déclenchera l'oxydation de l'électrolyte, conduisant à une batterie bombée. Si la température continue d'augmenter (>80℃), il peut déclencher le runnway thermique de l'EV, Démontage directement de la batterie ou même de la combustion du véhicule.

2 Basse température (<0℃): inhiber la réaction électrochimique

2.1 Diminution du taux de diffusion: La viscosité de l'électrolyte augmente à basse température, et le taux de diffusion des ions lithium dans l'électrolyte diminue, conduisant à une augmentation significative de la résistance interne de la batterie. La résistance interne à basse température est 2-5 fois plus élevé que celui à température ambiante. Lors de la charge et de la décharge, la tension de polarisation augmente, et le lithium métal est déposé à la surface de l'électrode négative pour former des cristaux en forme d'aiguille. Ce cristal en forme d'aiguille est appelé lithium dendrite. Il percera la membrane SEI, provoquant un circuit de micro-short et une décroissance de la capacité d'accélération.

2.2 Diminution de l'activité des électrodes: La difficulté de dé-dé-incliné au lithium des matériaux d'anode augmente à basse température, entraînant une diminution de la capacité réelle utilisable. Par exemple, La capacité de la batterie à -10 ℃ est uniquement 50% de la température normale. La conductivité de l'électrolyte diminue également à une basse température à long terme, Réduire encore l'activité.

3 Différence de température excessive dans la batterie: détruire la cohérence

Même si la température globale de la batterie est appropriée, Une différence de température trop grande entre les cellules peut entraîner une durée de vie plus courte. Par exemple, Si certaines batteries ont une température de 35 ° C et que certaines batteries ont une température de 25 ° C.

Troisième, Comment un système de gestion thermique de la batterie pour les véhicules électriques prolonge la durée de vie de la batterie par le contrôle de la température?

L'objectif central du système de gestion thermique de la batterie EV est de contrôler la température de la batterie dans la «plage de fonctionnement optimale», généralement 25-40 ° C. La différence de température dans la cellule est réduite (≤5 ° C), supprimant ainsi le processus de vieillissement. Il est également nécessaire de réduire la différence de température entre les batteries afin d'inhiber le processus de vieillissement décrit ci-dessus. TKT est le principal spécialiste du système BTMS.

3.1 Scénario de température élevée

Système de refroidissement liquide de la batterie: La température de la cellule de la batterie est contrôlée en dessous de 55 ° C en circulant le liquide de refroidissement pour éliminer la chaleur de la batterie. Par exemple, Le système de refroidissement liquide dans le modèle Tesla 3 contrôle la température maximale des cellules de la batterie à 55 ° C. Il s'agit d'une augmentation significative de la durée de vie du cycle par rapport aux batteries sans gestion thermique (Source technique Tesla). Il en résulte plus d'un 30% Augmentation de la durée de vie du cycle par rapport aux batteries sans gestion thermique (source: Livre blanc technique Tesla).

3.2 Scénarios à basse température

Chauffage PTC: Aux basses températures hivernales, Le système de gestion thermique préchauffe la batterie de -20 ° C à plus de 5 ° C via un radiateur PTC. Par exemple, BYD Auto peut réchauffer la cellule de la batterie à 15 ° C dans un environnement de -10 ° C, qui augmente l'efficacité de la batterie à partir de 60% à 90% (Des expériences montrent que la durée de vie du cycle de batterie est 20% plus longtemps que cela sans préchauffage).

3.3 Contrôle de la différence de température

Refroidissement liquide / chauffage liquide conception de débit égal: En optimisant la disposition du pipeline de refroidissement, comme le canal de flux serpentin et le shunt parallèle. La nouvelle approche de conception assure un flux de liquide de refroidissement uniforme pour chaque cellule de batterie, contrôler la différence de température à l'intérieur 5 degrés.

Quatrième, données empiriques: Système de gestion thermique de batterie pour véhicules électriques sur la durée de vie de l'effet d'amélioration

Tests par Oak Ridge National Laboratory (Ornl) Montrez que le taux de rétention de capacité des batteries de phosphate de fer au lithium sans système de gestion thermique est uniquement 65% après 500 cycles dans un environnement de 45 ℃; tandis que le taux de rétention de capacité du même type de batterie équipé d'un système de refroidissement de liquide de batterie est toujours 82% après 1,000 cycles.

Examiner sur le système de gestion thermique de la batterie pour les véhicules électriques

Le système de gestion thermique de la batterie pour les véhicules électriques inhibe les phénomènes tels que le vieillissement de la batterie accéléré et le rodage thermique de véhicules électriques de la racine en contrôlant avec précision la plage de température et en rétrécissant la différence de température dans la batterie. C'est timide. Ce système est nécessaire pour les véhicules électriques. C'est une partie importante de BMS. Systèmes de gestion thermique de batterie électrique et Systèmes de gestion thermique de batterie de bus électrique sont similaires en principe, mais nécessitent une efficacité et une sécurité de refroidissement plus élevées.

Solution TKT EV est un expert de premier plan dans les systèmes de gestion thermique de batterie pour les véhicules électriques commerciaux. Nous sommes un fabricant BTMS en Chine, Intégration de conception, production et ventes. Si vous avez un besoin dans ce domaine, N'hésitez pas à laisser un message. Nous prenons en charge la personnalisation OEM / ODM. Nous avons conçu Système intégré pour les bus BYD et Bus électriques de Tata. Le nouveau système peut refroidir les passagers de bus électrique et la batterie en même temps. Le système hautement intégré est plus pratique. Si vous avez besoin dans ce domaine, N'hésitez pas à laisser un message.

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