- 韓國研究人員開發全球首個噴霧式浸沒冷卻系統，專為鋰離子電池設計。
- 新技術能有效減少熱失控和火災風險，適用於電動車和能量儲存系統。
- 該系統液體使用量僅為傳統系統的10至20%，並提供改進的冷卻性能。
- 研究團隊計劃利用人工智能優化技術研製更先進的介電液體。
韓國研究人員開發出全球首個噴霧式浸沒冷卻系統，專為鋰離子電池組設計。此項技術由韓國機械材料研究院（KIMM）的金珍燮博士領導，旨在提高熱安全性，同時解決傳統冷卻方法帶來的高重量和高成本問題。這種噴霧式浸沒冷卻技術結合了自上而下的噴霧和部分自下而上的浸入，並已在快速充電和放電的嚴苛條件下得到驗證。由於人們對鋰離子電池火災及熱失控的擔憂日益加劇，這項技術有潛力提高各種應用中的電池安全性，包括電動車和數據中心的能量儲存系統。
KIMM 熱泵研究中心的首席研究員金博士表示：「噴霧式浸沒冷卻技術能夠有效冷卻鋰離子電池組，並利用少量的介電液體減少熱失控和火災的風險。」他補充道：「通過最小化液體消耗以及減輕重量和成本，這項技術預期將擴展到包括電動車和能量儲存系統等多個領域。」
新技術的冷卻機制
電動車電池可能會過熱並引發火災，現代最安全的電池組必須完全浸沒在非導電的介電液體中。這雖然有效，但會使電池組變得極為沉重且成本 prohibitive。這種新型混合方法使用雙重作用機制，在不完全浸泡的情況下為電池組降温。它結合了自上而下的噴霧，將不易燃的介電液體直接噴灑到電池單元的上部，並採用自下而上的浸沒技術，使下部部分浸在液體中，通過強迫對流將熱量帶走。
標準的電動車冷卻依賴於間接接觸，例如在電池單元旁邊安裝冷卻板。完全浸入冷卻方法通過將電池單元浸入液體來解決此問題，但增加的重量卻降低了車輛效率。這些方法在極端温度或快速充電循環下往往無法正常運作。KIMM 的混合方法則結合了兩者的優點。上方的噴霧能立即消除高温，而下部的液體則通過強迫對流不斷將殘餘熱量帶走，提供足夠的熱控制，確保電池組在快速充電和放電過程中安全地保持在 35°C (95°F) 以下。
技術優勢與未來計劃
研究團隊在新聞稿中指出：「新開發的噴霧式浸沒冷卻技術使液體使用量減少至傳統浸沒冷卻系統所需的 10~20%，同時提供改進的冷卻性能，增強熱穩定性並降低系統重量。」此外，所使用的液體完全不易燃，若電池單元出現問題，液體能立即充當內部滅火器。研究團隊已確定最大化冷卻效率的關鍵熱物理特性，並計劃利用基於人工智能的優化技術發現和研製更為先進的介電液體。該研究結果已發表於《應用熱工程》期刊。
項目 規格 液體使用量 減少至傳統系統的 10~20% 熱控制温度 保持在 35°C (95°F) 以下 冷卻性能 改進 系統重量 降低
噴霧式浸沒冷卻系統的潛力
隨著電動車和數據中心對鋰離子電池需求的增加，提升電池安全性變得至關重要。這項新開發的噴霧式浸沒冷卻技術不僅能有效降低火災風險，還能減少系統重量和成本，從而提高電池的整體性能。研究團隊的創新方法結合了傳統冷卻技術的優勢，為未來的電池技術發展提供了新的方向，特別是在快速充電和高功率應用中。