電池熱管理系統對電動車與電池壽命有著直接影響的關係. 這是因為溫度控制直接影響電池化學穩定性和物理結構完整性. 電池退化, IE。, 容量下降，內阻增加. 本質上是內部電化學反應和材料老化的累積結果. 不合適的溫度會加速這個過程. 在本文中, 我們分析電池的老化機制, 溫度對老化的影響, 以及三個維度的電池熱管理系統原理.
電動公車等商用車的電池通常為鋰離子電池. 鋰離子電池壽命下降主要是由於兩個不可逆過程.
1. 循環老化, IE. 由充電/放電循環引起. 電池正負極材料在鋰離子的嵌入/脫嵌過程中發生體積變化, 這會導致正極和負極結構粉化, 活性物質的脫落, 等等. 同時, 電解質和電極SEI膜持續生長消耗電解質和鋰源.
2. 儲存老化, IE。, 長期站立引起的. 即使沒有充電和放電, 電池內部仍會發生“自放電”. 如果電池暴露在高溫下, 會加速電解質的分解和金屬離子的溶解. 這會進一步損壞電極結構.
溫度是電動車電池老化的重要變量. 過高或過低都會顯著加速降解.
1.1 負極過度分解反應SEI膜是保護電極的關鍵屏障. 高溫加速負極表面電解液的分解反應. 這會消耗更多的電解質和活性鋰, 導致不可逆的容量損失. 實驗數據表明，容量保持率 1000 25°C 下的循環次數約為 85%, 相比僅 60% 55°C 時. 數據來源: 電源雜誌.
1.2 正極材料結構損傷. 鎳鈷錳/鎳鈷鋁正極在高溫下容易發生“層狀結構向岩鹽結構的轉變”. 該過程降低了材料的鋰嵌入容量並加速容量衰減.
1.3 電動汽車電池熱失控風險: 高溫 (>60℃) 會引發電解液氧化, 導致電池鼓包. 如果氣溫繼續升高 (>80℃), 可能引發電動車熱失控, 直接報廢電池甚至車輛燃燒.
2.1 擴散率降低: 低溫下電解質的黏度增加, 鋰離子在電解液中的擴散速率降低, 導致電池內阻顯著增加. 低溫時的內阻為 2-5 比室溫高幾倍. 充電和放電時, 極化電壓增加, 金屬鋰沉積在負極表面形成針狀晶體. 這種針狀晶體稱為鋰枝晶. 它將刺穿SEI膜, 引起微短路並加速容量衰減.
2.2 電極活性降低: 低溫下負極材料鋰離子脫嵌難度增加, 導致實際可用容量減少. 例如, -10℃時電池容量僅為 50% 常溫下的. 長期低溫下電解液電導率也會下降, 進一步減少活動.
即使電池組整體溫度合適, 電池之間的溫差太大會導致壽命縮短. 例如, 如果有些電池的溫度為 35°C，有些電池的溫度為 25°C.
電動車電池熱管理系統的核心目標是將電池溫度控制在「最佳工作範圍」內, 通常為25-40°C. 電池內溫差減小 (≤5℃), 從而抑制老化過程. 為了抑制上述老化過程，還需要減少電池組之間的溫差. TKT 是領先的 BTMS 系統專家.
電池液冷卻系統: 透過循環冷卻液去除電池熱量，將電芯溫度控制在55°C以下. 例如, the liquid-cooling system in the Tesla Model 3 將電池單元的最高溫度控制在55°C. 與沒有熱管理的電池相比，循環壽命顯著增加 (source Tesla Technical Paper). 這導致了超過 30% 與無熱管理的電池相比，循環壽命更長 (來源: 特斯拉科技白皮書).
PTC加熱: 冬季氣溫較低時, 熱管理系統透過 PTC 加熱器將電池從 -20°C 預熱到 5°C 以上. 例如, 比亞迪汽車可在-10℃環境下將電芯預熱至15℃, 這提高了電池效率 60% 到 90% (實驗表明，電池的循環壽命為 20% 比不預熱的時間長).
液冷/液加熱等流設計: 透過優化冷卻管道的佈局, 如蛇形流道和平行分流器. The new design approach ensures uniform coolant flow for each battery pack cell, 控制溫差在 5 度.
橡樹嶺國家實驗室的測試 (橡樹嶺國家實驗室) 顯示沒有熱管理系統的磷酸鐵鋰電池的容量保持率僅為 65% 後 500 45℃環境下循環; 而配備電池液冷系統的同類型電池容量保持率仍 82% 後 1,000 週期.
電動車電池熱管理系統透過精確控制溫度範圍，縮小電池組內溫差，從根源抑制電池加速老化、電動車熱失控等現象. 它是靦腆的. 該系統是電動車必備的系統. 是BMS的重要組成部分. 電動車電池熱管理系統和 電動公車電池熱管理系統 原則上相似, 但要求更高的冷卻效率和安全性.
TKT電動車解決方案 是商用電動車電池熱管理系統的領導專家. 我們是中國的 BTMS 製造商, 整合設計, 生產及銷售. 如果您有這方面的需求, 請隨時留言. We support OEM/ODM customization. 我們設計了 integrated system for BYD buses 和 TATA 的電動巴士. 新系統可以同時冷卻電動公車乘客和電池. Highly integrated system is more practical. 如果您有這方面的需求, 請隨時留言.
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