3003 알루미늄 고효율 액체 냉각판 5°C 리온 이온 배터리의 균일성

북미 전기화의 엄격한 열 요구 사항을 충족하도록 설계된 당사의 액체 냉각판은 항공우주 등급 3003 알루미늄 합금을 사용합니다. 고급 스탬핑 및 연속 브레이징 기술을 통해 각형 및 원통형 셀의 열 방출을 최대화하는 누출 방지 경량 솔루션을 제공합니다. 이 냉각판은 배터리 팩 전체에 균일한 온도 분포를 보장하여 배터리 수명을 저하시키는 핫스팟을 제거합니다. 대량 EV 및 에너지 저장 시스템(ESS) 생산을 위해 설계된 이 제품은 열 전도성, 내부식성 및 구조적 무결성의 최적 균형을 제공하여 에너지 시스템이 최고 성능으로 작동하도록 유지합니다.

• 스탬프 채널:저렴한 비용으로 몇 초 만에 복잡한 흐름 경로가 형성되어 대용량 확장에 이상적입니다.
• 누출 방지 구조:내부 오염 물질 없이 영구적이고 유지 보수가 필요 없는 작동을 위해 고체 상태로 밀봉되어 있습니다.
• 맞춤 구성 가능:크기, 포트 위치, 장착 보스 및 표면 처리를 모듈 레이아웃에 맞게 조정할 수 있습니다.
• 빠른 샘플 처리:동일한 생산 준비 프로세스를 사용하여 몇 주 안에 기능적 프로토타입이 제공됩니다.
• 인증 지원:UL 1973 및 UL 9540A 준수를 지원하는 전체 문서화 및 재료 추적성.

사례

고르지 못한 배터리 냉각 비용

열이 셀 수준에서 관리되지 않으면 배터리 팩이 작동하지 않습니다. 잘못 설계된 냉각판은 열 계층화를 생성합니다. 즉, 일부 셀은 뜨거워지고 다른 셀은 차갑게 작동합니다. BMS는 충전 및 방전 속도를 조절하여 보상하며, 이는 차량 범위 감소, 고속 충전 속도 저하, ESS 애플리케이션의 가용 용량 감소로 직접적으로 해석됩니다.

문제는 시간이 지남에 따라 더욱 복잡해집니다. 40°C 이상에서 작동하는 셀은 고체 전해질 간기 성장이 가속화되어 주기마다 용량이 영구적으로 손실됩니다. 더 낮은 온도로 작동하는 엣지 셀은 완전 충전에 도달하지 못하므로 시간이 지날수록 팩 불균형이 더 커지게 됩니다. 재정적 영향은 보증 예비에 영향을 미칩니다. 셀 교체, 서비스 요청, 현장 오류로 인한 평판 손상은 냉각 구성 요소 자체보다 훨씬 더 많은 비용을 발생시킵니다.

안전 측면도 있습니다. 고에너지 밀도 모듈의 국지적 핫스팟은 화재 진압 시스템이 한 번 진행되면 멈출 수 없는 열 폭포를 시작할 수 있습니다. 냉각판은 단순한 성능 구성요소가 아닙니다. 이는 첫 번째이자 가장 중요한 방어선입니다.

3003 알루미늄을 사용한 모놀리식 냉각 아키텍처

우리는 냉각판을 서로 다른 부품의 조립이 아닌 단일의 완전히 결합된 구조로 설계하여 열적 불균일성을 해결합니다.

3003 알루미늄의 선택은 의도적입니다. 이 합금은 냉각수 환경에서 탁월한 내식성을 제공하는 동시에 약 160W/m·K의 열 전도성을 제공합니다. 이는 장기간 글리콜 노출 시 6061보다 성능이 뛰어나고 고강도 합금과 관련된 입계 공격 위험을 제거합니다. 뛰어난 성형성 덕분에 미세 균열 없이 깊고 복잡한 채널 스탬핑이 가능하며, 기계 가공 또는 용접 플레이트로는 달성할 수 없는 흐름 경로 형상을 가능하게 합니다.

당사의 연속로 브레이징 공정은 가치 제안을 완성합니다. 분위기가 제어되는 터널 용광로에서 스탬핑된 상단 플레이트와 평평한 바닥 플레이트는 호환 가능한 알루미늄-실리콘 클래딩을 사용하여 야금학적으로 융합됩니다. 용융된 브레이징 필러의 모세관 현상은 전체 채널 네트워크에 걸쳐 100% 조인트 커버리지를 보장합니다. 그 결과 모재와 동일한 강도의 접합 라인이 형성되고, 온도 순환에 따라 저하되는 유기 접착제가 없으며, 응력 상승을 유발하는 개별 용접 이음새가 없습니다.

이 모놀리식 아키텍처는 1.5 MPa를 초과하는 파열 압력, 1×10⁻⁹ mbar·L/s 미만의 누출률, 0.08 K·cm²/W 미만의 열 저항을 제공합니다. 이는 15년 이상의 작동 열 순환에 걸쳐 안정적으로 유지되는 성능 지표입니다.

• 연속 브레이징 냉각판은 열원에 직접 통합된 고효율 역류 열교환기로 작동합니다. 다음은 순서대로의 열 경로입니다.

  1. 열 수집: 반도체 접합부 또는 배터리 셀 표면에서 생성된 열은 얇은 고전도성 열 인터페이스 재료(TIM)를 통해 냉각판의 정밀 연삭된 상단면으로 이동합니다.
  2. 확산 및 전도: 견고한 알루미늄 뚜껑은 내부 핀 필드로 열을 아래쪽으로 전도합니다. 여기서 연속적인 브레이징 조인트는 접합 인터페이스에서 열 수축이 발생하지 않도록 보장합니다.
  3. 유체측 대류: 흡입구 매니폴드로 유입되는 냉각수는 수백 개의 마이크로 채널 또는 핀 배열에 고르게 분산됩니다. 이러한 제한된 경로 내에서 유체 속도가 증가함에 따라 흐름은 층류에서 난류로 전환되어 대류 열 전달 계수가 극적으로 증가합니다.
  4. 열 제거 루프: 가열된 냉각수는 출구 매니폴드를 통해 빠져나가 원격 냉각 분배 장치(CDU)로 이동합니다. 여기서 액체-공기 또는 액체-액체 열 교환기가 열 에너지를 주변 환경으로 방출합니다.
  5. 폐쇄 루프 복귀: 냉각된 유체가 펌프와 저장소로 복귀하여 회로를 완성합니다. 전체 시스템은 공기 흡입 및 캐비테이션을 방지하기 위해 약간의 양압 하에서 작동합니다.

선택 방법

올바른 액체 냉각판을 선택하려면 열 부하, 공간 제약 및 유압 물류의 균형을 맞춰야 합니다. 부품을 지정하려면 다음 가이드를 따르세요.

1. 열 부하(Q) 정의:
모듈당 총 폐열을 계산합니다. 500W의 열을 생성하는 표준 1P24S 모듈의 경우 드리프트를 방지하기 위해 계산된 부하보다 최소 20% 더 많은 열을 방출할 수 있는 플레이트 표면적을 권장합니다. 엔지니어에게 배터리의 C-rate 및 내부 저항을 제공하십시오.

2. 압력 강하 및 유량 분석:
촘촘하게 채워진 마이크로 채널 설계는 탁월한 냉각 기능을 제공하지만 고압 펌프가 필요합니다. 표준 12V 전기 펌프를 사용하는 EV 애플리케이션의 경우 일반적으로 압력 강하를 20kPa 미만으로 유지하기 위해 채널 폭을 3mm 이상으로 권장합니다. 당사의 연속 브레이징은 이러한 균형을 최적화하는 복잡한 배플 형상을 허용합니다.

3. 화학적 호환성을 확인하십시오.
3003 알루미늄은 광범위하게 호환되지만 냉각수에 알루미늄 라디에이터용으로 명시적으로 제조된 부식 억제제가 포함되어 있는지 확인하십시오. 10년의 수명 동안 미로형 채널의 스케일링을 방지하기 위해 하이브리드 유기산 기술(HOAT) 냉각수를 권장합니다.

4. 기계적 통합:
단면 또는 양면 냉각 중에서 선택하세요. 파우치 또는 블레이드 셀의 경우 셀 박리를 방지하기 위해 양면 플레이트(샌드위치 구조)가 협상 불가능합니다. 또한 배낭의 배관 레이아웃과 일치하도록 흡입구/배출구 방향(측면 포트, 직선 바브 또는 SAE 빠른 연결)을 지정하십시오.