เทคโนโลยีการจัดการความร้อนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วน

ระบบจัดการความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าไม่เพียงแต่ช่วยให้ผู้ขับขี่มีสภาพแวดล้อมการขับขี่ที่สะดวกสบายเท่านั้น แต่ยังควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น อุณหภูมิอากาศที่จ่ายเข้าห้องโดยสาร ฯลฯ ด้วย โดยหลักแล้วจะควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ การควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของรถยนต์ไฟฟ้า และเป็นเงื่อนไขสำคัญสำหรับการใช้งานรถยนต์อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย

มีวิธีการระบายความร้อนสำหรับแบตเตอรี่กำลังสูงหลายวิธี ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว การระบายความร้อนด้วยแผ่นระบายความร้อน การระบายความร้อนด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ และการระบายความร้อนด้วยท่อความร้อน

อุณหภูมิที่สูงหรือต่ำเกินไปจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ผลกระทบต่อโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่และปฏิกิริยาเคมีของไอออนจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

ที่อุณหภูมิต่ำ ค่าการนำไฟฟ้าของไอออนในอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการชาร์จและการคายประจุจะต่ำ และค่าความต้านทานที่ส่วนต่อประสานระหว่างขั้วบวก/อิเล็กโทรไลต์และขั้วลบ/อิเล็กโทรไลต์จะสูง ซึ่งส่งผลต่อความต้านทานการถ่ายโอนประจุบนพื้นผิวขั้วบวกและขั้วลบ และความเร็วในการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนในขั้วลบ ส่งผลกระทบต่อตัวชี้วัดสำคัญ เช่น ประสิทธิภาพอัตราการคายประจุและประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ ในอุณหภูมิต่ำ ตัวทำละลายบางส่วนในอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่จะแข็งตัว ทำให้ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่ได้ยาก เมื่ออุณหภูมิลดลง ความต้านทานปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าของเกลืออิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และค่าคงที่การแตกตัวของไอออนก็จะลดลงอย่างต่อเนื่อง ปัจจัยเหล่านี้จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่ออัตราการเคลื่อนที่ของไอออนในอิเล็กโทรไลต์และลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า และในระหว่างกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ ความยากลำบากในการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนจะกระตุ้นให้ลิเธียมไอออนลดลงกลายเป็นลิเธียมเดนไดรต์โลหะ ส่งผลให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์สลายตัวและเกิดการโพลาไรเซชันของความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น มุมแหลมของลิเธียมเดนไดรต์โลหะนี้สามารถเจาะทะลุแผ่นกั้นภายในของแบตเตอรี่ได้ง่าย ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่และก่อให้เกิดอุบัติเหตุทางความปลอดภัย

อุณหภูมิสูงจะไม่ทำให้ตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์แข็งตัว และจะไม่ลดอัตราการแพร่ของไอออนเกลืออิเล็กโทรไลต์ ในทางตรงกันข้าม อุณหภูมิสูงจะเพิ่มกิจกรรมปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าของวัสดุ เพิ่มอัตราการแพร่ของไอออน และเร่งการเคลื่อนที่ของไอออนลิเธียม ดังนั้นในแง่หนึ่ง อุณหภูมิสูงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป มันจะเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของฟิล์ม SEI ปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนที่ฝังลิเธียมกับอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนที่ฝังลิเธียมกับกาว ปฏิกิริยาการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ และปฏิกิริยาการสลายตัวของวัสดุแคโทด ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาข้างต้นเกือบทั้งหมดเป็นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งขึ้น วัสดุที่พร้อมสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าแบบย้อนกลับได้ภายในแบตเตอรี่จะลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลงในระยะเวลาอันสั้น และเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้นเกินอุณหภูมิที่ปลอดภัย ปฏิกิริยาการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์และขั้วไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเองภายในแบตเตอรี่ ซึ่งจะสร้างความร้อนจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้น นั่นคือ จะเกิดความเสียหายจากความร้อนของแบตเตอรี่ ซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่เสียหายอย่างสิ้นเชิง ในพื้นที่จำกัดของกล่องแบตเตอรี่ ความร้อนจึงระบายออกได้ยาก และความร้อนจะสะสมอย่างรวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งมีโอกาสสูงที่จะทำให้ความเสียหายจากความร้อนของแบตเตอรี่ลุกลามอย่างรวดเร็ว ทำให้แบตเตอรี่เกิดควัน ติดไฟเอง หรือแม้กระทั่งระเบิดได้