Tamamen Elektrikli Araçlar İçin Termal Yönetim Teknolojisi

Tamamen elektrikli araçların termal yönetim sistemi, sürücü için konforlu bir sürüş ortamı sağlamanın yanı sıra, iç ortamın sıcaklığını, nemini, hava besleme sıcaklığını vb. de kontrol eder. Esas olarak güç bataryasının sıcaklığını kontrol eder. Güç bataryasının sıcaklık kontrolü, elektrikli aracın güvenliğini sağlamak için önemlidir ve otomobillerin verimli ve güvenli çalışması için önemli bir ön koşuldur.

Güç bataryaları için birçok soğutma yöntemi vardır; bunlar hava soğutma, sıvı soğutma, ısı emici soğutma, faz değişim malzemesi soğutma ve ısı borusu soğutma olarak sınıflandırılabilir.

Çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklar lityum iyon pillerin performansını etkiler, ancak farklı sıcaklıklar pilin iç yapısı ve iyon kimyasal reaksiyonları üzerinde farklı etkilere sahiptir.

Düşük sıcaklıklarda, şarj ve deşarj sırasında elektrolitin iyonik iletkenliği düşüktür ve pozitif elektrot/elektrolit arayüzü ile negatif elektrot/elektrolit arayüzündeki empedanslar yüksektir. Bu durum, pozitif ve negatif elektrot yüzeylerindeki yük transfer empedansını ve negatif elektrottaki lityum iyonlarının difüzyon hızını etkiler ve sonuç olarak pilin deşarj performansı ve şarj-deşarj verimliliği gibi temel göstergeleri etkiler. Düşük sıcaklıklarda, pilin elektrolitindeki çözücünün bir kısmı katılaşarak lityum iyonlarının göçünü zorlaştırır. Sıcaklık düştükçe, elektrolit tuzunun elektrokimyasal reaksiyon empedansı artmaya devam eder ve iyonlarının ayrışma sabiti de azalmaya devam eder. Bu faktörler, elektrolitteki iyonların hareket hızını ciddi şekilde etkiler ve elektrokimyasal reaksiyon hızını azaltır; düşük sıcaklıkta pilin şarj işlemi sırasında, lityum iyonlarının göçündeki zorluk, lityum iyonlarının metalik lityum dendritlerine indirgenmesini tetikler, bu da elektrolitin ayrışmasına ve konsantrasyon polarizasyonunun artmasına neden olur. Dahası, bu lityum metal dendritinin keskin açıları, pilin iç ayırıcı tabakasını kolayca delerek pil içinde kısa devreye ve güvenlik kazasına neden olabilir.

Yüksek sıcaklık, elektrolit çözücüsünün katılaşmasına veya elektrolit tuz iyonlarının difüzyon hızının azalmasına neden olmaz; aksine, yüksek sıcaklık malzemenin elektrokimyasal reaksiyon aktivitesini artırır, iyon difüzyon hızını artırır ve lityum iyonlarının göçünü hızlandırır, bu nedenle bir anlamda yüksek sıcaklıklar lityum iyon pillerinin şarj ve deşarj performansını iyileştirmeye yardımcı olur. Bununla birlikte, sıcaklık çok yüksek olduğunda, SEI filminin bozunma reaksiyonunu, lityum gömülü karbon ile elektrolit arasındaki reaksiyonu, lityum gömülü karbon ile yapıştırıcı arasındaki reaksiyonu, elektrolitin bozunma reaksiyonunu ve katot malzemesinin bozunma reaksiyonunu hızlandırır, böylece pilin kullanım ömrünü ve performansını ciddi şekilde etkiler. Yukarıdaki reaksiyonların neredeyse tamamı geri dönüşümsüzdür. Reaksiyon hızı hızlandığında, pil içindeki geri dönüşümlü elektrokimyasal reaksiyonlar için mevcut malzemeler hızla azalır ve bu da pil performansının kısa sürede düşmesine neden olur. Pil sıcaklığı, pilin güvenlik sıcaklığının üzerine çıkmaya devam ettiğinde, pilin içinde elektrolit ve elektrotların ayrışma reaksiyonu kendiliğinden meydana gelir ve bu da çok kısa bir süre içinde büyük miktarda ısı üretir; yani pilin termal arızası meydana gelir ve pilin tamamen tahrip olmasına neden olur. Pil kutusunun küçük alanında, ısının zamanında dağılması zordur ve ısı kısa bir süre içinde hızla birikir. Bu durum, pilin termal arızasının hızla yayılmasına, pil paketinin duman çıkarmasına, kendiliğinden tutuşmasına veya hatta patlamasına neden olma olasılığını çok artırır.