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Sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos e duração da bateria

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Jul

21,

2025

Sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos e duração da bateria tem um impacto direto no relacionamento. Isso ocorre porque o controle de temperatura afeta diretamente a estabilidade química da bateria e a integridade estrutural física. Degradação da bateria, Ou seja,, capacidade reduzida e aumento da resistência interna. É essencialmente o resultado cumulativo de reações eletroquímicas internas e envelhecimento do material. Temperaturas inadequadas aceleram este processo. Nesse artigo, Analisamos o mecanismo de envelhecimento da bateria, o efeito da temperatura no envelhecimento, e o princípio do sistema de gerenciamento térmico da bateria em três dimensões.

Primeiro, O mecanismo central do envelhecimento da bateria do veículo elétrico: reação eletroquímica e degradação do material

Baterias para veículos comerciais, como ônibus elétricos, geralmente são baterias de íons de lítio. A vida das baterias de íon de lítio diminui principalmente devido a dois processos irreversíveis.

1. Envelhecimento cíclico, isto é. causado por ciclos de carga/descarga. Os materiais dos eletrodos positivos e negativos da bateria sofrem mudanças de volume durante o processo de incorporação/incorporação de íons de lítio, o que pode levar ao ritmo das estruturas de eletrodos positivos e negativos, derramamento de substâncias ativas, e assim por diante. Ao mesmo tempo, O filme de eletrólito e eletrodo SEI continua a crescer consumindo eletrólito e fonte de lítio.

2. Envelhecimento de armazenamento, Ou seja,, causado por posição de longo prazo. Mesmo sem cobrar e descarregar, "Autodudição" ainda ocorrerá dentro da bateria. Se a bateria estiver exposta a alta temperatura, Ele acelerará a decomposição do eletrólito e a dissolução de íons metálicos. Isso danificará ainda mais a estrutura do eletrodo.

Segundo, O efeito agravante da temperatura no envelhecimento da bateria do veículo elétrico

A temperatura é uma variável importante no envelhecimento das baterias de EV. Muito alto ou muito baixo acelerará significativamente a degradação.

1 Alta temperatura (>55℃): acelerar reações colaterais químicas e decomposição do material

1.1 Reação de decomposição excessiva do eletrodo negativo O filme SEI é uma barreira -chave para proteger o eletrodo. Alta temperatura acelera a reação de decomposição do eletrólito na superfície do eletrodo negativo. Isso consumirá mais eletrólito e lítio ativo, levando a perda irreversível de capacidade. Dados experimentais mostram que a taxa de retenção de capacidade para 1000 ciclos a 25 ° C é sobre 85%, comparado apenas a 60% a 55 ° C.. Fonte de dados: Journal of Power Fontes.

1.2 Dano estrutural do material do cátodo. O cátodo de níquel-cobalto-manganeses/níquel-cobalto-alumínio é propenso a “transformação da estrutura em camadas em estrutura de sal-gema” a alta temperatura. Este processo reduz a capacidade incorporada de lítio do material e acelera a decaimento da capacidade.

1.3 Risco de fuga térmica da bateria de EV: Alta temperatura (>60℃) acionará a oxidação do eletrólito, levando a abaulamento da bateria. Se a temperatura continuar subindo (>80℃), pode desencadear a fuga térmica de EV, descarte diretamente a bateria ou até a combustão de veículos.

2 Baixa temperatura (<0℃): inibir a reação eletroquímica

2.1 Taxa de difusão diminuída: A viscosidade do eletrólito aumenta em baixas temperaturas, e a taxa de difusão de íons de lítio no eletrólito diminui, levando a um aumento significativo na resistência interna da bateria. A resistência interna a baixa temperatura é 2-5 vezes maior do que a temperatura ambiente. Ao cobrar e descarregar, A tensão de polarização aumenta, e o metal de lítio é depositado na superfície do eletrodo negativo para formar cristais em forma de agulha. Este cristal em forma de agulha é chamado dendrito de lítio. Vai perfurar a membrana SEI, causando um circuito micro-curto e decaimento da capacidade de aceleração.

2.2 Diminuição da atividade do eletrodo: A dificuldade de desertar íon de lítio de materiais de ânodo aumenta a baixas temperaturas, resultando em uma diminuição na capacidade útil real. Por exemplo, a capacidade da bateria em -10 ℃ é apenas 50% da temperatura normal. A condutividade eletrolítica também diminui em baixa temperatura a longo prazo, reduzindo ainda mais a atividade.

3 Diferença excessiva de temperatura dentro da bateria: destruindo consistência

Mesmo que a temperatura total da bateria seja apropriada, Uma diferença de temperatura muito grande entre as células pode resultar em uma vida mais curta. Por exemplo, Se algumas baterias tiverem uma temperatura de 35 ° C e algumas baterias têm uma temperatura de 25 ° C.

Terceiro, Como um sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos prolongam a vida útil da bateria através do controle de temperatura?

O objetivo principal do sistema de gerenciamento térmico da bateria EV é controlar a temperatura da bateria na “faixa operacional ideal”, geralmente 25-40 ° C.. A diferença de temperatura dentro da célula é reduzida (≤5 ° C.), suprimindo assim o processo de envelhecimento. Também é necessário reduzir a diferença de temperatura entre as baterias para inibir o processo de envelhecimento descrito acima. TKT é o principal especialista em sistema BTMS.

3.1 Cenário de alta temperatura

Sistema de refrigeração líquida de bateria: A temperatura da célula da bateria é controlada abaixo de 55 ° C, circulando o líquido de arrefecimento para remover o calor da bateria. Por exemplo, o sistema de resfriamento líquido no modelo Tesla 3 Controla a temperatura máxima das células da bateria para 55 ° C. Este é um aumento significativo na vida útil do ciclo em comparação com as baterias sem gerenciamento térmico (Fonte Tesla Technical Paper). Isso resulta em mais de um 30% Aumento da vida do ciclo em comparação com as baterias sem gerenciamento térmico (fonte: Papel branco técnico da Tesla).

3.2 Cenários de baixa temperatura

Aquecimento do PTC: A baixas temperaturas de inverno, O sistema de gerenciamento térmico pré -aquece a bateria de -20 ° C a mais de 5 ° C através de um aquecedor PTC. Por exemplo, BYD Auto pode aquecer a célula da bateria para 15 ° C em -10 ° C ambiente, o que aumenta a eficiência da bateria de 60% para 90% (Experimentos mostram que a vida útil do ciclo da bateria é 20% mais do que isso sem pré -aquecer).

3.3 Controle de diferença de temperatura

Resfriamento líquido/aquecimento líquido Design de fluxo igual: Otimizando o layout do pipeline de resfriamento, como canal de fluxo de serpentina e derivação paralela. A nova abordagem de design garante fluxo uniforme de líquido de arrefecimento para cada célula de bateria, controlando a diferença de temperatura dentro 5 graus.

Quarto, dados empíricos: Sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos na vida útil do efeito de aprimoramento

Testes do Laboratório Nacional de Oak Ridge (Ornl) Mostre que a taxa de retenção de capacidade de baterias de fosfato de ferro de lítio sem sistema de gerenciamento térmico é apenas 65% depois 500 Ciclos em 45 ℃ Ambiente; Enquanto a taxa de retenção de capacidade do mesmo tipo de bateria equipada com sistema de resfriamento de líquidos de bateria ainda está 82% depois 1,000 ciclos.

Revisão no sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos

O sistema de gerenciamento térmico da bateria para veículos elétricos inibe fenômenos, como envelhecimento acelerado da bateria e fuga térmica de veículos elétricos da raiz, controlando com precisão a faixa de temperatura e estreitando a diferença de temperatura dentro da bateria. É tímido. Este sistema é necessário para veículos elétricos. É uma parte importante do BMS. Sistemas de gerenciamento térmico de bateria de carro elétrico e Sistemas de gerenciamento térmico de bateria de barramento elétrico são semelhantes em princípio, mas requer maior eficiência e segurança de resfriamento.

Solução TKT EV é um especialista líder em sistemas de gerenciamento térmico de bateria para veículos elétricos comerciais. Somos um fabricante BTMS na China, Integração do design, produção e vendas. Se você tiver alguma necessidade nesta área, Por favor, sinta -se à vontade para deixar uma mensagem. Apoiamos a personalização OEM/ODM. Nós projetamos sistema integrado para ônibus BYD e Os ônibus elétricos da Tata. O novo sistema pode esfriar os passageiros do ônibus elétrico e a bateria juntos ao mesmo tempo. Sistema altamente integrado é mais prático. Se você tem a necessidade nesta área, Por favor, sinta -se à vontade para deixar uma mensagem.

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