新能源汽车动力电池浸没式冷却应用及趋势

作者 | 糖一包

最近各大主机厂都在推广超级快充技术，宣传0-80%SOC花15分钟或者20分钟，这样对于一些大容量电池，充电倍率就达到了4C以上了。

电池产热很大，传统的液冷板已经难以消化这些产热量，电池温度容易飙升到60℃以上。由于目前电池工艺不一致性和老化析锂，频繁出现起火的现象。由此催生出新的电池热管理冷却方式，其中浸没式冷却，是目前正在研究的方向之一。

因为液冷的瓶颈及抑制热失控的需求，吉利、长城、BYD已率先研究浸没式冷却，虽然BYD目前全系车型都在推广冷媒直冷，但BYD的目光还是比较远，已经在研究规划浸没式冷却在下一代车型应用的可行性。

一级零部件供应商，比如AVL、3M、Richardo、嘉实多、法雷奥、马勒等也已经正在研究，搭载了一些裸车进行了验证。

而国内的国企主机厂则相对保守，还在坚守液冷这种方式，注定技术迭代比吉利，BYD等民企OEM要慢。

浸没式冷却方案是使用电介质浸没冷却，由电池直接与电绝缘工作流体接触。

这种方法的优点是通过电芯与浸没流体的直接接触可以实现极高的热传递率，特别是在使用两相流体系统的情况下。在这种情况下，与液-气转变相关的汽化潜热增强了对流传热，诸如核沸腾等效应增加了湍流混合的量。此外，许多浸没液体可以作为灭火剂，降低热失控的风险和影响。然而迄今为止，由于流体成本、系统寿命收益的不确定性以及集成的重量损失等方面的挑战，浸入式冷却系统尚未大规模工业化实施。

因为浸没式冷却分单相和两相浸没流体，下图展示了热导率、比热容和粘度等关键指标，以及它们与 电池性能的耦合性质，如下图所示。读懂此图，有助于大家理解为什么浸没式冷却那么有应用前景。

大家想一下，液冷板是接触电芯的一个面，电芯是由多层材料组成（正极，负极，隔膜和电解液），层内有电阻，层间有接触电阻，这些组成的电池内阻，层与层之间的不一致，将导致每层的通过电流及SOC不一致，造成电芯老化和寿命衰退，这是一个重要原因。液冷的换热有限，接触面积有限，而浸没式冷却则是直接接触电芯，就能极大保证温度均匀性。

作为新兴的冷却技术之一，直接液体冷却，也称为浸没冷却，在这个系统中，电池被浸没在不导电的介电流体中，从而与电池直接接触。候选介电流体包括：烃油、硅油和氟化烃。

这种独特的冷却方式带来了几个优点。首先，浸入式冷却有可能在所有冷却方法中提供最佳的电池组和电池温度均匀性。这是因为所有电池表面都在液体中，为散热提供了均匀、高热容量的热传输路径。这种与电池表面的直接接触进一步降低了间接冷却系统中的热接触电阻。浸没式冷却简化了系统设计并降低了系统复杂性。此外，通常在浸没式冷却系统中观察到热失控的抑制，因为一些介电流体也是阻燃剂，从而提高了电池包的安全性。根据浸没程度、流动类型和流体运行状态，存在不同的浸没冷却实施方法：

冷凝蒸发蒸汽的额外复杂性/成本、高粘度流体中潜在的更高泵送损失、流体成本高、材料相容性问题和流体重量增加。

迈凯轮跑车speedtail是全球首款采用浸没式电池技术的电动高端跑车，特斯拉也发布了一些浸没式冷却的专利，可以想象这个技术将在未来为电池提供更多的服务。

5月乘用车零售预计同比下降近20%，车市复苏在即；传特斯拉将进军泰国；蔚来造电池...【车事周报】

告别Mobileye模式，中国自动驾驶玩起“朋友圈”

比亚迪海豚的热泵和热管理系统

号外号外！

汽车咨询中心网视频号和抖音号已出炉，快来关注我们，收获更多行业资讯~