مروری بر سیستم های مدیریت حرارتی باتری های لیتیوم-یون: تحلیل استراتژی های خنک کاری هوا، مایع و مواد تغییر فاز دهنده

امروزه باتری های لیتیوم-یون به دلیل مزایای متعدد به جزء اصلی خودروهای الکتریکی تبدیل شده اند؛ با این حال حساسیت بالای عملکرد و ایمنی آنها به دما، ضرورت استفاده از یک سیستم مدیریت حرارتی کارآمد (BMS) را دو چندان کرده است. عملکرد نامناسب این سیستم ها می تواند منجر به پدیده های مخربی چون گریز حرارتی (Thermal Runaway) و کاهش شدید عمر مفید باتری شود. هدف اصلی این سیستم ها حفظ دمای باتری در محدوده بهینه و توزیع یکنواخت آن در سراسر پک است. این مقاله مروری به صورت جامع به بررسی و تحلیل جدیدترین پیشرفت ها و مطالعات انجام شده در سه استراتژی اصلی مدیریت حرارتی شامل خنک کاری مبتنی بر هوا (Air Cooling)، خنک کاری مبتنی بر مایع (Liquid Cooling) و استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) می پردازد. در بخش خنک کاری هوا راهکارهایی نوین مانند بهینه سازی الگوی جریان از طریق جریان های رفت و برگشتی و دوجهته برای بهبود یکنواختی دما مورد بررسی قرار گرفته است. در حوزه خنک کاری مایع تحقیقات بر بهینه سازی هندسه صفحات خنک کننده مانند میکروکانال ها و بهبود خواص سیال با استفاده از نانوسیالات متمرکز شده است. همچنین در بخش PCM، ضمن تبیین مزایای این روش غیر فعال به چالش اصلی آن یعنی رسانایی حرارتی پایین و راهکارهای فناورانه برای غلبه بر آن پرداخته می شود. در نهایت این مرور نشان می دهد که انتخاب سیستم بهینه نیازمند یک تحلیل جامع و در نظر گرفتن توازنی میان پارامترهایی چون راندمان حرارتی، هزینه، پیچیدگی و شرایط کاری باتری است.

Keywords:

خودروی الکتریکی , باتری لیتیوم یونی , مدیریت حرارتی , مواد تغییر فازدهنده