Hocheffiziente Flüssigkeitskühlplatte aus 3003-Aluminium mit 5 °C Gleichmäßigkeit für Li-Ionen-Batterien

Unsere Flüssigkeitskühlplatten wurden für die strengen thermischen Anforderungen der nordamerikanischen Elektrifizierung entwickelt und bestehen aus einer Aluminiumlegierung 3003 in Luft- und Raumfahrtqualität. Durch fortschrittliche Stanz- und kontinuierliche Löttechnologien liefern wir eine auslaufsichere, leichte Lösung, die die Wärmeableitung für prismatische und zylindrische Zellen maximiert. Diese Kühlplatte sorgt für eine gleichmäßige Temperaturverteilung in Ihrem Akku und verhindert so Hotspots, die die Akkulaufzeit verkürzen. Es wurde für die Massenproduktion von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen (ESS) entwickelt und bietet ein optimales Gleichgewicht aus Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und struktureller Integrität, sodass Ihre Energiesysteme mit Höchstleistung betriebsbereit bleiben

• Gestanzte Kanäle:Komplexe Strömungswege werden in Sekundenschnelle und zu geringen Kosten gebildet, ideal für die Skalierung großer Volumina.
• Auslaufsichere Konstruktion:Festkörperversiegelt für dauerhaften, wartungsfreien Betrieb ohne interne Verunreinigungen.
• Individuell konfigurierbar:Größe, Anschlusspositionen, Montagevorsprünge und Oberflächenbehandlungen können an Ihr Modullayout angepasst werden.
• Schnelle Musterbearbeitung:Funktionsfähige Prototypen werden innerhalb weniger Wochen unter Verwendung des gleichen produktionsreifen Prozesses geliefert.
• Zertifizierungsunterstützung:Vollständige Dokumentation und Materialrückverfolgbarkeit zur Unterstützung der Konformität mit UL 1973 und UL 9540A.

Fall

Die Kosten einer ungleichmäßigen Batteriekühlung

Akkus versagen, wenn die Wärme nicht auf Zellebene verwaltet wird. Schlecht konstruierte Kühlplatten führen zu einer thermischen Schichtung: Einige Zellen laufen heiß, andere kalt. Das BMS gleicht dies aus, indem es die Lade- und Entladeraten drosselt, was sich direkt in einer verringerten Fahrzeugreichweite, langsameren Schnellladegeschwindigkeiten und einer verringerten nutzbaren Kapazität in ESS-Anwendungen niederschlägt.

Das Problem verschlimmert sich mit der Zeit. Bei Zellen, die über 40 °C betrieben werden, kommt es zu einem beschleunigten Wachstum der Festelektrolyt-Grenzflächen, wodurch mit jedem Zyklus dauerhaft Kapazität verloren geht. Edge-Zellen, die kühler laufen, erreichen nie ihre volle Ladung, was zu einem Ungleichgewicht im Akkupack führt, das mit zunehmendem Alter immer größer wird. Die finanziellen Auswirkungen belasten Ihre Garantiereserve: Der Austausch von Zellen, Serviceeinsätze und Reputationsschäden durch Feldausfälle kosten um Größenordnungen mehr als die Kühlkomponente selbst.

Hinzu kommt die Sicherheitsdimension. Ein lokalisierter Hotspot in einem Modul mit hoher Energiedichte kann eine thermische Kaskade auslösen, die kein Brandbekämpfungssystem stoppen kann, wenn sie einmal im Gange ist. Ihre Kühlplatte ist nicht nur eine Leistungskomponente; Es ist Ihre erste und wichtigste Verteidigungslinie.

Monolithische Kühlarchitektur mit 3003-Aluminium

Wir lösen thermische Ungleichmäßigkeiten, indem wir die Kühlplatte als einzelne, vollständig verbundene Struktur konstruieren und nicht als Baugruppe aus unterschiedlichen Teilen.

Die Wahl des Aluminiums 3003 ist bewusst. Diese Legierung liefert eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 160 W/m·K und bietet gleichzeitig eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Kühlmittelumgebungen. Sie übertrifft 6061 bei langfristiger Glykoleinwirkung und eliminiert die mit höherfesten Legierungen verbundenen Risiken eines intergranularen Angriffs. Seine hervorragende Formbarkeit ermöglicht das Prägen tiefer, komplexer Kanäle ohne Mikrorisse und ermöglicht so Strömungsweggeometrien, die mit bearbeiteten oder geschweißten Platten einfach nicht erreicht werden können.

Unser kontinuierlicher Ofenlötprozess rundet das Leistungsversprechen ab. In einem Tunnelofen mit kontrollierter Atmosphäre werden die gestanzte Oberplatte und die flache Bodenplatte unter Verwendung einer kompatiblen Aluminium-Silizium-Umhüllung metallurgisch verschmolzen. Die Kapillarwirkung des geschmolzenen Lots sorgt für eine 100-prozentige Fugenabdeckung im gesamten Kanalnetz. Das Ergebnis ist eine Verbindungslinie mit der Festigkeit des Grundmetalls, keine organischen Klebstoffe, die sich bei Temperaturschwankungen zersetzen, und keine einzelnen Schweißnähte, die zu Spannungserhöhungen führen.

Diese monolithische Architektur sorgt für einen Berstdruck von über 1,5 MPa, eine Leckrate unter 1×10⁻⁹ mbar·L/s und einen thermischen Widerstand unter 0,08 K·cm²/W – Leistungskennzahlen, die über mehr als 15 Jahre thermischer Wechselbelastung im Betrieb stabil bleiben.

• Die durchgehend gelötete Kühlplatte fungiert als hocheffizienter Gegenstromwärmetauscher, der direkt in die Wärmequelle integriert ist. Hier ist der thermische Pfad in der Reihenfolge:

  1. Wärmespeicherung: Die von der Halbleiterverbindung oder der Batteriezellenoberfläche erzeugte Wärme wandert durch ein dünnes, hochleitfähiges thermisches Schnittstellenmaterial (TIM) in die präzisionsgeschliffene Oberseite der Kühlplatte.
  2. Ausbreitung und Leitung: Der massive Aluminiumdeckel leitet die Wärme nach unten in das interne Lamellenfeld, wo die durchgehenden Lötverbindungen dafür sorgen, dass an der Verbindungsschnittstelle keine thermische Einschnürung auftritt.
  3. Flüssigkeitsseitige Konvektion: Das in den Einlassverteiler eintretende Kühlmittel wird gleichmäßig über Hunderte von Mikrokanälen oder Stiftanordnungen verteilt. Wenn die Flüssigkeitsgeschwindigkeit innerhalb dieser verengten Wege zunimmt, geht die Strömung von laminar zu turbulent über, was den konvektiven Wärmeübertragungskoeffizienten dramatisch erhöht.
  4. Wärmeabgabekreislauf: Das erwärmte Kühlmittel tritt durch den Auslassverteiler aus und gelangt zu einer entfernten Kühlverteilungseinheit (CDU), wo ein Flüssigkeit-Luft- oder Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher die Wärmeenergie an die Umgebung abgibt.
  5. Rücklauf im geschlossenen Kreislauf: Gekühlte Flüssigkeit kehrt zur Pumpe und zum Behälter zurück und vervollständigt so den Kreislauf. Das gesamte System arbeitet unter leichtem Überdruck, um Luftansaugung und Kavitation zu verhindern.

So wählen Sie aus

Die Auswahl der richtigen Flüssigkeitskühlplatte erfordert ein Gleichgewicht zwischen thermischer Belastung, Platzbeschränkungen und hydraulischer Logistik. Befolgen Sie diese Anleitung, um Ihr Teil zu spezifizieren:

1. Definieren Sie Ihre thermische Belastung (Q):
Berechnen Sie die gesamte Abwärme pro Modul. Für ein standardmäßiges 1P24S-Modul, das 500 W Wärme erzeugt, empfehlen wir eine Plattenoberfläche, die mindestens 20 % mehr als die berechnete Last ableiten kann, um Drift zu verhindern. Teilen Sie unseren Ingenieuren den C-Wert und den Innenwiderstand Ihrer Batterie mit.

2. Analysieren Sie den Druckabfall und die Durchflussrate:
Ein dicht gepacktes Mikrokanaldesign bietet hervorragende Kühlung, erfordert jedoch eine Hochdruckpumpe. Für EV-Anwendungen mit standardmäßigen 12-V-Elektropumpen empfehlen wir normalerweise eine Kanalbreite von nicht weniger als 3 mm, um den Druckabfall unter 20 kPa zu halten. Unser kontinuierliches Löten ermöglicht komplexe Prallblechgeometrien, die dieses Gleichgewicht optimieren.

3. Bestätigen Sie die chemische Kompatibilität:
Während Aluminium 3003 weitgehend kompatibel ist, stellen Sie sicher, dass Ihr Kühlmittel Korrosionsinhibitoren enthält, die speziell für Aluminiumkühler entwickelt wurden. Wir empfehlen Kühlmittel mit Hybrid-Organic-Acid-Technologie (HOAT), um Ablagerungen in den labyrinthartigen Kanälen über die 10-jährige Lebensdauer zu verhindern.

4. Mechanische Integration:
Wählen Sie zwischen einseitiger oder beidseitiger Kühlung. Bei Pouch- oder Blade-Zellen ist eine doppelseitige Platte (Sandwich-Struktur) zur Verhinderung einer Zelldelaminierung unabdingbar. Geben Sie außerdem die Ausrichtung Ihres Einlasses/Auslasses an (seitlicher Anschluss, gerader Stutzen oder SAE-Schnellanschluss), damit sie zum Rohrleitungslayout Ihres Pakets passt.