超薄脉动热管，让电芯散热效率提升10倍

撰文/ 钱亚光

设计/ 赵昊然

来源 /batteriesnews.com, www.mobis.com, www.motor.com

近日，市场监管总局发布公告，决定将具有较高安全风险的电动汽车供电设备纳入强制性产品认证目录范围，实施市场准入管理。

根据电动车辆国家工程实验室和文献的数据，充电状态下电动汽车发生火灾事故占比达33.33%。起火的原因主要与电池、充电设备的质量有关。电池过充会使电池正极材料出现脱锂，具有强氧化能力，使负极材料表面产生氧化分解，放出大量的热，导致电池内部温度和压力急剧上升，同时电解液高度易燃，与锂发生反应剧烈燃烧，最终导致热失控引发起火。

可能在固态电池开始应用于量产汽车（这是电动汽车行业长期以来的一个愿望，目前来看实现起来仍是遥遥无期）之前，锂离子电池的热安全性问题仍将是一个需要特别谨慎对待的工程问题。

通常，电池系统（BSA）是通过在多个电池模块（BMA）上添加电池管理系统（BMS）、冷却风扇以及各种电子设备来构建的。BMA是直接产生电能的模块级组件，由多个电池单元堆叠而成，优化冷却结构以防止电池单元过热至关重要。

设计创新提升散热速度

现代摩比斯（Hyundai Mobis）最近开发了一种名为脉动热管（Pulsating Heat Pipe, PHP）的新型电池冷却装置。

脉动热管由铝合金和制冷剂组成，设计用于放置在电芯之间，在直流快速充电时帮助散热，使热量能够快速传递到冷却块，降低电芯内部温度，从而在模块级别上稳定地控制内部温度。

热管并非新鲜事物，它们已被广泛用于冷却高性能电子设备，如计算机中央处理器（CPU）和智能手机。现代摩比斯将成熟的技术应用于电动汽车电池，以应对其独特的挑战。

现代摩比斯称，这项创新技术能够在电池模块内保持稳定的温度，大大降低过热的风险。该公司指出，较低的温度将允许更快的充电速度，并减少车主在充电站停留的时间。

现代摩比斯表示，与传统热管不同，脉动热管本质上是金属管状的热导体，通过超薄管内制冷剂的振动和循环扩散热量，冷却效率比标准铝制热管高10倍以上，能够有效地将过热电芯的热量传递到冷却块，即使在车辆高速行驶的高负荷条件下也能发挥作用。

脉动热管设计确保了性能的稳定性，这对于经历持续运动和振动的车辆来说是一个关键特性。

电动汽车电池系统通常包括各种冷却机制，如电池管理系统、冷却风扇和其他组件。然而，由于电池在超快速充电时会产生大量热量，因此在模块级优化冷却结构至关重要。

给电动汽车电池降温的问题还涉及到另一个经常被忽视的参数：由于需要冷却系统而导致的电池重量增加。这是脉动热管技术可以解决的问题，使电动冷却风扇变得不必要，或者至少不会那么笨重。

工艺创新降低成本

当然，与其他新的电池技术一样，从实验室到生产线的跨越可能需要很长时间且成本高昂，这一点我们已经看到了。但该公司对在生产层面上以最小的努力将PHP投入生产持乐观态度。

现代摩比斯表示：“我们在生产阶段采用了一种冲压工艺，实现了大规模连续生产，简化了脉动热管的生产过程，降低了生产成本，使该技术具有商业可行性。”

这种新型冷却系统的突出特点之一是其尺寸非常小。为了方便安装在车辆电芯之间，脉动热管厚度仅为0.8毫米，比传统热管（平均厚度约为6毫米）薄得多，面积也大得多。这种纤薄的设计最大限度地提高了空间利用率，同时提供了卓越的冷却性能。

如果脉动热管在电池技术领域有竞争对手的话，那最有可能的是固态电池，它承诺有更高的热安全性，从而无需使用大量的冷却硬件。但是在我们真正看到大规模量产的固态电池之前，这些热性能方面的优势，以及其他一些优势，很可能仍仅限于实验室。

现代摩比斯表示，该公司的目标是获得世界一流的电池冷却技术，并进行商业化应用，以提升其在未来移动市场中的竞争力。

这种创新性的散热方法，迎合了人们对电动汽车日益增长的需求，解决了两个关键的消费者痛点：充电时间和安全性。通过降低电池过热的风险并缩短充电时间，脉动热管技术将有助于推动电动汽车的广泛采用。