電気自動車向け熱管理技術

純電気自動車の熱管理システムは、運転者に快適な運転環境を提供するだけでなく、車室内環境の温度、湿度、給気温度などを制御し、主に動力電池の温度を制御します。動力電池の温度制御は、電気自動車の安全性を確保するためのものであり、自動車の効率的かつ安全な運行にとって重要な前提条件です。

パワーバッテリーの冷却方法は数多くあり、空冷、液体冷却、ヒートシンク冷却、相変化材料冷却、ヒートパイプ冷却に分けられます。

温度が高すぎても低すぎてもリチウムイオン電池の性能に影響しますが、温度が異なると電池の内部構造やイオンの化学反応に異なる影響が及びます。

低温では、充放電時の電解質のイオン伝導性が低く、正極/電解質界面および負極/電解質界面のインピーダンスが高く、正極および負極表面の電荷移動インピーダンスと負極中のリチウムイオンの拡散に影響を与えます。速度は、最終的にはバッテリーのレート放電性能や充放電効率などの重要な指標に影響を与えます。低温では、バッテリーの電解質中の溶媒の一部が固化し、リチウムイオンの移動が困難になります。温度が下がると、電解質塩の電気化学反応インピーダンスは増加し続け、そのイオンの解離定数も低下し続けます。これらの要因は、電解質中のイオンの移動速度に深刻な影響を与え、電気化学反応速度を低下させます。また、低温でのバッテリー充電プロセス中に、リチウムイオンの移動が困難になると、リチウムイオンが金属リチウムデンドライトに還元され、電解質が分解され、濃度分極が増加します。さらに、このリチウム金属デンドライトの鋭角は、バッテリーの内部セパレーターを簡単に突き刺し、バッテリー内で短絡を引き起こし、安全上の事故を引き起こす可能性があります。

高温は電解液溶媒を固化させたり、電解液塩イオンの拡散速度を低下させたりしません。むしろ、高温は材料の電気化学反応活性を高め、イオン拡散速度を高め、リチウムイオンの移動を加速させるため、ある意味ではリチウムイオン電池の充放電性能の向上に役立ちます。しかし、温度が高すぎると、SEIフィルムの分解反応、リチウム埋め込みカーボンと電解質の反応、リチウム埋め込みカーボンと接着剤の反応、電解質の分解反応、正極材料の分解反応が加速され、電池の寿命と性能に重大な影響を与えます。使用性能。上記の反応はほとんどすべて不可逆的です。反応速度が加速されると、電池内部の可逆的な電気化学反応に利用できる材料が急速に減少し、短期間で電池性能が低下します。そして、バッテリーの温度がバッテリー安全温度を超えて上昇し続けると、バッテリー内部で電解液と電極の分解反応が自然発生的に起こり、非常に短時間で大量の熱が発生します。つまり、バッテリーの熱破壊が発生し、バッテリーが完全に破壊される可能性があります。バッテリーボックスの狭い空間では、熱が時間内に放散されにくく、短時間で急速に熱が蓄積されます。これにより、バッテリーの熱破壊が急速に広がり、バッテリーパックの発煙、自然発火、さらには爆発につながる可能性が高くなります。