في مجال الطاقة الجديدة، يؤثر أداء تبديد الحرارة لحزمة البطارية بشكل مباشر على سلامتها وعمرها الافتراضي. وبصفتها مكونًا فعالًا لتبديد الحرارة، يُعد تصميم صفيحة التبريد السائل أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار تشغيل حزمة البطارية. عند تصميم صفيحة تبريد سائلة لوحدة بطارية، من الضروري مراعاة أبعاد متعددة بشكل شامل، مثل اختيار العملية وخصائص خلايا البطارية. كيف تُصمم صفيحة تبريد سائلة لخلايا البطارية؟
أولاً وقبل كل شيء، فيما يتعلق باختيار عملية لوحة التبريد السائلة
عملية التشكيل هي حل شائع الاستخدام. تتميز عملية التشكيل بمزايا كبيرة. عملية إنتاجها بسيطة نسبيًا ولا تتطلب معدات معالجة معقدة ودقيقة وإجراءات مرهقة، مما يتحكم بفعالية في تكلفة الإنتاج ويتمتع بقدرة تنافسية عالية في الإنتاج واسع النطاق. من حيث مواصفات الحجم، يمكن أن يصل المقطع العرضي للملف إلى متر واحد أو حتى 700 مليمتر. يوفر هذا التصميم كبير الحجم سهولة التجميع والتعديل اللاحق. يمكن دمج ملفات تعريف متعددة من خلال عملية اللحام، وبالتالي التكيف بمرونة مع وحدات البطاريات ذات الأحجام والهياكل المختلفة. علاوة على ذلك، يمكن لعملية التشكيل تصميم هيكل قناة التدفق للوحة التبريد السائل بحرية. وفقًا لترتيب خلايا البطارية في وحدة البطارية، يمكن تحسين اتجاه تدفق وسرعة سائل التبريد لضمان ملامسة سائل التبريد للبطارية بالكامل وتحقيق نقل وتبديد فعال للحرارة.
تُشكّل خلايا البطارية جوهر حزمة البطارية، ولوضع توصيلها التسلسلي المتوازي تأثيرٌ بالغ الأهمية على تصميم صفيحة التبريد السائل. على سبيل المثال، عند دمج خلايا البطارية في وضع توصيل تسلسلي 38 أمبير/64 أمبير، تُحدَّد معلمات الأداء الكهربائي الكلية لحزمة البطارية، كما تُحدِّد كمية الحرارة المُولَّدة وكفاءة تحويل الطاقة للبطارية أثناء عمليتي الشحن والتفريغ. يؤدي اختلاف أوضاع التوصيل التسلسلي المتوازي إلى اختلافات في توزيع التيار ومناطق توليد الحرارة داخل البطارية. لذا، يجب أن يتوافق تصميم صفيحة التبريد السائل مع هذه الأوضاع.
في حال وجود عدد كبير من خلايا البطارية متصلة على التوالي، يكون الجهد الإجمالي لحزمة البطارية مرتفعًا، ويتركز توليد الحرارة في أجزاء التوصيل التسلسلي. أما في حال وجود عدد كبير من التوصيلات المتوازية، فيجب مراعاة مشكلة ثبات توليد الحرارة لخلايا البطارية في كل فرع متوازي. لذلك، عند تصميم صفيحة التبريد السائل، من الضروري حساب كمية توليد الحرارة للبطارية بدقة وفقًا لطريقة التوصيل التسلسلي المتوازي لخلايا البطارية، ثم تخطيط توزيع قنوات التدفق ومعدل تدفق سائل التبريد بدقة. في المناطق ذات توليد الحرارة المرتفع، يمكن تشفير توزيع قنوات التدفق أو زيادة معدل تدفق سائل التبريد لضمان سحب الحرارة في الوقت المناسب والحفاظ على درجة حرارة متوازنة لكل خلية في حزمة البطارية، مما يمنع ضعف أداء البطارية وحتى مخاطر السلامة المحتملة الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة الموضعية.
بالإضافة إلى ذلك، عند تصميم صفيحة التبريد السائل، يجب مراعاة عوامل مثل الموصلية الحرارية للمادة وطريقة تجميعها ووحدة البطارية. اختيار مواد ذات موصلية حرارية عالية يُسرّع من سرعة التوصيل الحراري. تضمن طريقة التجميع المناسبة تثبيت صفيحة التبريد السائل بإحكام على البطارية وتقليل المقاومة الحرارية. لا يُمكن تصميم صفيحة تبريد سائل فعّالة ومناسبة لحزمة البطارية لضمان التشغيل المستقر لنظام بطاريات الطاقة الجديدة إلا من خلال دراسة شاملة لعملية التصنيع وخلايا البطارية والعوامل الأخرى ذات الصلة.
