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EV 리튬 이온 배터리 팩을 위한 효과적인 열 관리 솔루션
리튬 이온 배터리의 성능, 수명 및 안전성은 작동 온도와 본질적으로 연관되어 있습니다. 효과적인 열 관리 시스템(TMS)은 이러한 배터리 팩의 성능, 안전성 및 수명을 보장하는 데 필수적입니다. 그 중요성은 다음과 같이 다면적입니다.
안전 보장: 고온(일반적으로 60°C 이상)은 배터리 내부 분리막을 녹여 단락을 유발할 수 있습니다. 이는 열 폭주를 유발하여 화재나 폭발로 이어지는 심각한 사고를 초래할 수 있습니다.
성능 유지 관리: 배터리는 최적의 온도 범위(일반적으로 20°C~40°C)에서만 최대 충전/방전 효율로 작동합니다. 낮은 온도는 내부 저항을 증가시켜 출력과 용량이 급격히 감소합니다. 높은 온도는 비가역적인 화학 반응을 가속화하여 영구적인 용량 손실을 초래합니다.
연장된 서비스 수명: 연구에 따르면 작동 온도가 10°C 상승할 때마다 배터리 성능 저하 속도가 약 두 배로 증가합니다. 정밀한 열 관리는 배터리를 이상적인 온도 범위 내로 유지하여 배터리 팩의 사용 수명을 크게 연장합니다.
온도 균일성:팩 내 개별 셀 간의 큰 온도 차이는 일부 셀이 과충전 또는 과방전되는 "버킷 브리게이드 효과"를 유발하여 전체 팩의 성능 저하 및 노화를 가속화합니다. 우수한 열 관리는 셀 간 온도 차이를 최소화해야 합니다(이상적으로는 5°C 미만).
배터리 시스템의 다양한 영역에 대한 타겟 전략
일반적인 배터리 팩은 열 관리의 세 가지 주요 수준으로 구분할 수 있으며, 각 수준에는 별도의 전략이 필요합니다.
레벨 1: 세포 레벨 - 핵심 초점은 "열 흡수 및 전도"입니다.
목표: 충전/방전 사이클 동안 발생하는 열을 빠르게 흡수하여 효율적으로 방출합니다. 이를 통해 셀 전체에 균일한 온도를 유지하고 국부적인 핫스팟 발생을 방지합니다.
도전: 셀 사이와 셀 어셈블리 내부에는 틈이 존재합니다. 공기는 열전도성이 낮기 때문에 이러한 공간은 효율적인 열 경로를 형성하는 재료로 채워져야 합니다.
전략:
열 실리콘 패드:
위치: 셀 사이의 더 큰 간격(일반적으로 0.5mm~3mm)을 채웁니다. 셀과 측면/끝판 사이입니다.
장점: 높은 열전도도(1.5W/mK, 2.0W/mK, 3.0W/mK 중 선택 가능), 높은 압축성(공차 수용 및 진동 흡수), 그리고 탁월한 전기 절연성의 탁월한 균형을 제공합니다. 넓은 틈새를 메우고 구조적 지지력을 제공하는 데 가장 적합한 제품입니다.
값:세포에서 열을 직접 전도하고 온도 균일성을 촉진하여 핫스팟을 방지합니다.
상변화물질(PCM):
위치: 원통형 셀에 감싸져 있거나 프리즘형/주머니형 셀 사이에 채워져 있습니다.
장점: 혁신적인 솔루션입니다. 정상 작동 시 PCM은 고체 상태에서 열을 전도합니다. 셀 온도가 PCM의 녹는점(예: 45°C)에 도달하면 PCM은 녹으면서 상당한 양의 잠열을 흡수하여 급격한 온도 상승을 효과적으로 억제하고 중요한 안전 완충 기능을 제공합니다.
값: "지능형" 열 관리를 가능하게 하여 과도적인 고전력 이벤트(예: 급속 가속)로 인한 최대 열 발생을 처리하는 데 이상적이며, 열 폭주를 방지하는 핵심 소재입니다.
열전도성 양면 테이프:
위치: 온도 센서, FPC/PCB 샘플링 보드 및 기타 소형 구성 요소를 셀 표면이나 버스바에 직접 안전하게 부착합니다.
장점:강력한 접착력과 열전도성을 모두 제공하여 센서가 실제 셀 온도를 정확하게 측정하고 공기 간격으로 인한 부정확성을 방지합니다.
레벨 2: 모듈 및 팩 레벨 - 핵심 초점은 "열 전달 및 온도 균질화"입니다.
목표:모듈 내의 여러 셀에서 수집된 열을 팩의 냉각 시스템(예: 액체 냉각판, 공기 채널)으로 효과적으로 전달하면서 모듈과 팩 전체의 온도 평형을 보장합니다.
전략:
열 실리콘 테이프:
위치:개별 셀이나 작은 모듈에 둘러싸여 있습니다.
장점: 기본적인 전기 절연 및 열 보호 기능을 제공합니다. 얇고 유연하며 적용이 간편하여 셀 그룹의 초기 결속, 절연 및 온화한 온도 균질화에 이상적입니다.
열 실리콘 패드(재검토):
위치: 모듈 베이스와 액체 냉각판 사이, 배터리 모듈과 팩의 아래쪽 케이스 사이.
장점: 이는 가장 중요한 응용 분야 중 하나입니다. 정밀 가공된 표면에도 미세한 틈이 남습니다. 열 패드는 이러한 미크론 크기의 빈 공간을 채워 계면 열 저항을 최소화하고 냉각 효율을 극대화합니다. 대면적 균일성을 위해서는 경도가 낮고 압축률이 높은 패드를 선택하는 것이 중요합니다.
열 갭 필러 젤 또는 고전도성 실리콘 패드:
위치: 고도로 자동화된 생산 라인에서 셀/모듈과 냉각판 사이에 분배되거나 스크린 인쇄됩니다.
장점: 액상 도포를 통해 표면의 불규칙한 틈새를 완벽하게 메워 열 접촉 저항을 거의 0에 가깝게 유지합니다. 경화 후에는 탄력 있고 충격을 흡수하는 엘라스토머가 형성됩니다. 최대 열 효율이 중요한 고급 차량에 이상적입니다.
레벨 3: 외부 환경으로의 포장 - 핵심 초점은 "궁극적인 열 방출 및 격리"입니다.
목표: 축적된 열을 냉각 시스템을 통해 외부 환경으로 방출합니다. 동시에, 배터리 팩 케이스는 극한의 주변 환경(예: 여름철 햇볕, 겨울철 추위)으로부터 내부 셀을 보호하기 위해 단열 성능이 필요합니다.
전략: 배터리 팩 내부에 열 절연 재료를 활용하여 외부 환경 온도가 내부 핵심 온도에 미치는 영향을 완화합니다.
소재의 확대 적용(잠재적 개발):
에어로젤 담요:
위치: 배터리 팩 상부 커버의 내부 표면에 적층되거나 모듈 사이의 장벽으로 사용됩니다.
장점: 최첨단 단열 기술을 선보입니다. 나노다공성 구조는 열 전달을 효과적으로 차단합니다. 단일 셀에서 열 폭주가 발생할 경우, 에어로젤은 인접 모듈과 팩 커버로의 열 전달을 상당히 지연시켜 탑승자 안전에 중요한 시간을 벌어줍니다.
추천: 에어로젤 솔루션을 기존 전도성 소재 포트폴리오에 통합하면 "운영 열 관리"에서 "열 폭주 보호"까지 완벽한 제품군을 제공할 수 있습니다.
결론
체계적이고 전략적으로 의 포트폴리오를 적용함으로써열 실리콘 패드, 상변화 물질, 열 실리콘 테이프 및 열전도 테이프우리는 전기 자동차 배터리 팩을 위한 포괄적이고 효율적이며 안전한 열 관리 시스템을 구축할 수 있습니다.
세포 수준에서: PCM<피>와 <피>열 패드 열의 효율적인 흡수와 열의 전도를 가능하게 합니다.
모듈 수준에서: 열 패드<피>와 <피>갭 필러 냉각 시스템과의 인터페이스 접촉을 최적화하여 열 방출을 극대화합니다.
시스템 수준에서: 열전사 테이프<피>와 <피>전도성 테이프 보조 부품을 보호하고 절연합니다.
저희는 EV 리튬 이온 배터리 팩용 열 관리 솔루션에 대한 다양한 솔루션을 보유하고 있습니다. 더 자세한 정보를 원하시면 언제든지 문의해 주세요. 언제든지 친절하게 답변해 드리겠습니다!