Notícias da empresa

O que é resfriamento por imersão de bateria? – TKT



19,

2025

O resfriamento por imersão da bateria é uma abordagem de gerenciamento térmico da bateria que submerge totalmente toda a bateria em um ambiente não condutor., refrigerante dielétrico não inflamável. Elimina trocadores de calor de placas resfriados a líquido, em vez disso, conseguindo troca de calor através de, contato de área de superfície máxima entre a bateria e o líquido refrigerante. Isso aproveita a alta condutividade térmica e fluidez do líquido para absorver rapidamente o calor, permitindo assim um controle mais eficiente da temperatura da bateria.

Diagrama esquemático de resfriamento por imersão de bateria

Com base se o refrigerante sofre uma mudança de fase, pode ser categorizado em dois tipos:

1. Resfriamento de bateria de imersão monofásica: O calor gerado pela bateria é absorvido pelo líquido refrigerante circundante, que não sofre mudança de fase (Ou seja,, permanece líquido durante todo). O refrigerante aquecido é circulado através de uma bomba elétrica para um trocador de calor externo, onde o calor é dissipado no ar ambiente ou outro sistema de refrigeração líquida. Depois de esfriar, ele recircula de volta para o compartimento da bateria.

2. Resfriamento de bateria de imersão bifásica: Utiliza um refrigerante especial com baixo ponto de ebulição. Quando a bateria gera calor, o refrigerante em contato absorve o calor e sofre uma transição de fase (Ou seja,, vaporiza em estado gasoso). Este processo de transição de fase absorve uma quantidade significativa de calor com alta eficiência. O vapor do líquido refrigerante resultante sobe para um condensador no topo do tanque, onde ele se reconverte em líquido e escorre de volta, completando um ciclo natural. Características: Gerenciamento térmico extremamente eficiente sem necessidade de operação da bomba. Por outro lado, o sistema exige padrões mais elevados de integridade de vedação e controle de pressão, tornando-o tecnicamente mais complexo e caro.

Principais vantagens do resfriamento por imersão da bateria

1. Dissipação de calor eficiente: A condutividade térmica líquida é 5-10 vezes a do ar, removendo rapidamente o calor da bateria e suprimindo o aumento de temperatura.

2. Excelente uniformidade de temperatura: O líquido cobre totalmente a superfície da bateria, minimizando pontos de acesso locais. Testes mostram que o resfriamento por imersão mantém diferenças máximas de temperatura dentro de 1°C, em comparação com 3-5°C para resfriamento líquido de placa fria. Isto é crucial para prolongar a vida útil da bateria e aumentar a segurança, potencialmente aumentando a vida útil em 10%-30%.

3. Segurança aprimorada: O refrigerante possui propriedades retardantes de chama, isola oxigênio, absorve rapidamente o calor durante a fuga térmica, e suprime a propagação da chama, reduzindo a probabilidade de incêndio em mais 80%.

4. Alta utilização de espaço: Elimina pratos frios, tubulação, e outras estruturas, tornando-o adequado para layouts de bateria de alta densidade. Aumenta a capacidade da bateria em 20%-30% dentro do mesmo volume.

Cenários de aplicação

1. Veículos elétricos de alto desempenho (VEs): A solução atual permanece em fase de prova de conceito, principalmente devido ao seu alto custo. A principal aplicação explorada são as corridas de alto desempenho, onde o gerenciamento térmico e os requisitos de segurança superam as considerações de custo.

2. Sistemas de armazenamento de energia (ESE): Isto representa a aplicação mais promissora para resfriamento por imersão de bateria. Instalações de armazenamento de energia em grande escala priorizam a segurança como sua principal tábua de salvação. O resfriamento por imersão resolve com eficácia desafios críticos na dissipação de calor e na propagação de fuga térmica. Líderes da indústria como CATL e Tesla estão desenvolvendo e implantando ativamente tecnologias relacionadas.

3. Centros de dados: Em cenários que exigem extrema confiabilidade, o resfriamento por imersão proporciona um ambiente operacional mais estável e seguro.

Cenário de resfriamento por imersão de bateria

O sistema de resfriamento por imersão da bateria é prático?

Já mencionei suas principais vantagens anteriormente. Alcançou desempenho de alto nível na taxa de dissipação de calor, uniformidade de temperatura, segurança, e utilização do espaço. No entanto, permanece em fase de aplicação de demonstração e fase inicial de comercialização, sem grande escala, validação de mercado a longo prazo. As três questões principais são:

1. Custo extremamente alto, como o refrigerante em si é caro.

2. Requisitos exigentes de vedação do sistema: Requer baterias totalmente seladas, impondo demandas rigorosas em materiais e processos de fabricação.

3. Manutenção complexa e desafiadora: O monitoramento regular das condições do líquido refrigerante requer pessoal especializado. Adicionalmente, procedimentos de reparo e operações de substituição de refrigerante são altamente complexos quando surgem problemas.

Resumindo, o resfriamento por imersão da bateria é uma tecnologia com excelente desempenho, mas com condições incompletas para adoção generalizada. Embora ofereça vantagens líderes em desempenho e segurança absolutos, seu alto custo e desafios de produção em massa não resolvidos limitam a aplicação em larga escala. Consequentemente, ainda não é amplamente utilizado no setor comercial. O sistema de gerenciamento térmico da bateria atualmente amplamente utilizado no setor comercial é o resfriamento líquido da bateria.

O que é um sistema de refrigeração líquida de bateria?

A sistema de refrigeração líquida da bateria circula o líquido refrigerante através das placas de resfriamento líquido dentro da bateria para absorver o calor gerado pelas células. Este calor é então transferido para um radiador localizado na parte frontal ou lateral do veículo. O radiador posteriormente troca calor com o ar externo por meio de ventiladores. Isto constitui um sistema secundário de troca de calor.

Os sistemas de refrigeração líquida representam a opção comercial mais madura disponível atualmente. Eles alcançam o equilíbrio ideal entre custos, confiabilidade, e segurança. Para o próximo 5-10 anos, eles continuarão a ser a escolha preferida para a maioria dos veículos elétricos comerciais.

TKT Sistema de refrigeração líquida de bateria

Para uma comparação mais intuitiva, Eu compilei uma tabela de comparação detalhada para você:

Tipo de sistema	Sistema de refrigeração líquida de bateria	Sistema de resfriamento por imersão em bateria
Princípio de funcionamento	Resfriamento Indireto: O líquido refrigerante flui através dos canais na placa de resfriamento líquido, trocando calor com a bateria através da placa de metal.	Resfriamento Direto: A bateria está diretamente imersa em refrigerante dielétrico, permitindo máxima troca de calor na área de superfície.
Eficiência de resfriamento	Alto, atendendo às demandas da maioria dos veículos elétricos atuais.	Excepcionalmente alto, superando em muito o resfriamento líquido.
Uniformidade de temperatura	Bom, mas ainda existem pequenas variações de temperatura em diferentes áreas da célula.	Excelente, com resfriamento uniforme em toda a célula e diferenças mínimas de temperatura.
Segurança	Alto: Baseia-se no BMS e no projeto de detecção de fuga térmica.	Extremamente alto: O líquido refrigerante em si não é inflamável e suprime eficazmente a propagação da fuga térmica.
Complexidade do sistema	Moderado a alto: Requer um sistema complexo, incluindo uma placa de resfriamento líquido, bomba de água, tubulação, radiador, etc..	Parcialmente Simples, Parcialmente Complexo: Elimina alguns componentes, mas apresenta vedação complexa e design de trocador de calor externo.
Custo	Moderado: Tecnologia madura, cadeia de suprimentos estabelecida, custos controláveis.	Muito alto: Refrigerante caro, processos de vedação dispendiosos, custos globais potencialmente várias vezes superiores aos do arrefecimento líquido.
Reparabilidade	Bom: Procedimentos de reparo estabelecidos e cadeia de suprimentos estão em vigor.	Pobre: Os reparos exigem o manuseio do líquido refrigerante, envolvem procedimentos complexos, e exigir o retorno ao fabricante original para manutenção.
Aplicativos primários	Amplamente aplicado em quase todos os setores, incluindo veículos de passageiros, veículos comerciais, e armazenamento de energia.	Veículos de alto desempenho e sistemas premium de armazenamento de energia atualmente em fase de demonstração.
Maturidade Tecnológica	Altamente maduro: Validado ao longo de mais de uma década de implantação no mercado em larga escala.	Estágio inicial: Transição de testes de laboratório para aplicações de demonstração, sem validação de longo prazo.

Resumo

O resfriamento por bateria por imersão é uma tecnologia voltada para o futuro preparada para o futuro, tendo atingido o limite máximo em termos de desempenho e segurança absolutos. No entanto, numerosos desafios permanecem antes de sua adoção generalizada.

1. Redução significativa nos custos de refrigerantes e outros materiais.

2. Resolução de desafios de engenharia, como tecnologia de vedação e soluções de manutenção.

3. Feedback de teste de validação de mercado em diversas condições climáticas e ambientes rodoviários.

Uma vez superados esses obstáculos, esta tecnologia impulsionará a nova indústria energética em direção a maior eficiência e segurança. Vamos olhar para o futuro juntos.