La tecnología de refrigeración por inmersión para almacenamiento de energía es un método avanzado de enfriamiento de baterías. Utiliza las propiedades térmicas de los líquidos para enfriar rápida, directa y completamente las baterías, asegurando su funcionamiento en un entorno seguro y eficiente.El principio básico consiste en sumergir completamente las baterías de almacenamiento en un líquido aislante, no tóxico y capaz de disipar el calor.Esta tecnología permite el intercambio térmico directo entre el líquido y las baterías, absorbiendo rápidamente el calor generado durante los ciclos de carga y descarga, y trasladándolo a un sistema de enfriamiento externo.

Diagrama de principio de un sistema de enfriamiento por inmersión para almacenamiento de energía

El sistema de enfriamiento por inmersión para almacenamiento de energía actúa como soporte y protección para las celdas de la batería, desempeñando funciones clave como el soporte del paquete de baterías, el refrigerante, la seguridad y la transferencia de calor.Por lo tanto, en el diseño de la estructura del contenedor se deben considerar aspectos como la estanqueidad, la eficiencia de enfriamiento, la seguridad, la selección de materiales y el proceso de fabricación para garantizar un funcionamiento seguro, eficiente y confiable del sistema.El diseño de la estructura del contenedor es la base de todo el sistema de enfriamiento por líquido.

1-Carga uniforme

El cuerpo inferior del Pack de almacenamiento de energía por inmersión está compuesto por una placa base y placas laterales. La placa base actúa como soporte fundamental, mientras que las placas laterales están fijas alrededor de ella, formando el marco principal del contenedor.Las dimensiones del contenedor se ajustan a las necesidades generales del sistema de refrigeración líquida y a la situación de carga. En el diseño de contenedores de gran tamaño, se pueden establecer tabiques internos o estructuras de proceso de manera razonable para dividir un gran espacio en varios espacios pequeños, aumentando así el área de carga y mejorando la capacidad de carga uniforme.Además, se puede aumentar la capacidad de carga local mediante la adición de nervios de soporte y refuerzos, y se pueden establecer estructuras de carga uniforme dentro del contenedor para equilibrar las cargas en cada esquina.

Al mismo tiempo, para reducir el impacto de la deformación plástica en la carga uniforme, se pueden diseñar superficies de procesamiento de diferentes alturas en un mismo plano, lo que puede reducir la frecuencia de ajustes de la máquina herramienta y evitar deformaciones causadas por diferencias de altura; también se puede aumentar el ancho o la altura del contenedor para dispersar la carga y reducir la deformación.

Además, el diseño integrado del canal de enfriamiento por líquido y la placa base del contenedor, realizado mediante soldadura por fricción agitada o soldadura láser, mejora significativamente la resistencia estructural de todo el sistema.

Esquema de la estructura de la caja inferior del Pack de almacenamiento de energía de enfriamiento por inmersión

2-Diseño de intercambio de calor

La conductividad térmica es un aspecto importante de la tecnología de refrigeración líquida por inmersión. El objetivo del diseño es garantizar que la batería pueda disipar el calor de manera efectiva en un entorno de alta temperatura, manteniendo así su rendimiento y seguridad.

Los materiales del contenedor deben tener una alta conductividad térmica. Los materiales comúnmente utilizados incluyen aleaciones de aluminio, cobre y compuestos a base de aluminio.El diseño del contenedor también debe considerar el impacto de las variaciones de temperatura ambiental. Un grosor de aislamiento adecuado puede garantizar que la temperatura interna del contenedor se mantenga dentro de un rango relativamente constante, mejorando así la eficiencia general del sistema.

El diseño estructural del contenedor afecta directamente su conductividad térmica. Una disposición adecuada de los canales de líquido garantiza un flujo fluido dentro del contenedor y maximiza la superficie de contacto, siendo esta la principal estrategia para mejorar la conductividad térmica del contenedor.Se pueden establecer varios canales dentro del contenedor para aumentar las rutas de circulación del líquido refrigerante, mejorando así el efecto de disipación de calor.

          （lado izquierdo）Opción 1: Inmersión total + Unitaria + Intercambiador de placas     

（lado derecho）Opción 2: Inmersión total + Unitaria + Intercambiador de caja

El sistema de refrigeración líquida incluye medio refrigerante, estructuras de conducción térmica, tuberías de refrigeración y estructuras de soporte.

En la Opción 1, se puede llenar los canales del intercambiador de calor y la cavidad de la caja con el mismo líquido refrigerante o diferentes líquidos, y ambas cavidades están selladas y son independientes entre sí.En la cavidad de la caja, el líquido refrigerante sumerge completamente el módulo de batería, asegurando un contacto total. El refrigerante permanece estático y utiliza la buena conductividad térmica del líquido para absorber el calor de la superficie de la batería, reduciendo así el aumento de temperatura.En el intercambiador de calor, el líquido refrigerante se divide en varios canales que entran en paralelo en el panel de refrigeración, y luego se reúnen en el colector de salida, siendo el principal responsable de la eliminación del calor para lograr la refrigeración.

En la Opción 2, el líquido refrigerante de baja temperatura entra desde la parte inferior o lateral, mientras que el líquido de alta temperatura sale desde arriba. El refrigerante circula dentro del paquete de baterías, lo que permite distribuir la temperatura de manera uniforme y efectiva, mejorando la eficiencia de enfriamiento general y manteniendo la coherencia de la temperatura de la celda o del paquete de baterías.

Para mejorar aún más el efecto de refrigeración, se pueden tomar diversas medidas de optimización, como optimizar el flujo de líquido y los métodos de circulación, elegir refrigerantes de alta capacidad térmica y mejorar la distribución de temperatura del líquido.Estas medidas pueden reducir la acumulación de calor y la pérdida de energía, asegurando que la batería funcione en un estado de enfriamiento eficiente.

3-Diseño de sellado

Para la caja de refrigeración líquida, se realiza un diseño de sellado completo utilizando materiales y estructuras de sellado avanzados. El diseño del sellado no solo debe considerar la estanqueidad al aire, sino también la estanqueidad del medio líquido para garantizar que no haya fugas en ninguna dirección de las celdas de la batería.

El diseño debe seleccionar la forma y el tipo de sellado adecuados según las necesidades específicas de la aplicación, considerando factores como el grado de libertad de las fugas de los sellos, la resistencia al desgaste, la compatibilidad con el medio y la temperatura, y la baja fricción. Según las especificaciones detalladas, se deben elegir tipos y materiales de sellado adecuados.

Además, la elección del proceso de soldadura tiene un gran impacto en el rendimiento del sellado. Elegir el método de soldadura adecuado para diferentes materiales y grosores puede mejorar eficazmente la calidad de las juntas de soldadura, garantizando así la resistencia y estanqueidad global del sistema.

Imagen del producto terminado del cuerpo inferior del pack de almacenamiento de energía por inmersión líquida unitaria

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