Les batteries lithium-ion sont puissantes – mais thermiquement sensibles. La mesure de pression précise est essentielle pour prévenir la surcharge thermique et optimiser le système de refroidissement.
Que ce soit des ordinateurs portables explosifs ou des véhicules électriques enflammés – la propagation thermique (thermal runaway) des batteries lithium-ion peut avoir des conséquences dramatiques. Cette instabilité résulte généralement d'une surcharge ou de températures ambiantes élevées et se déroule en plusieurs étapes dangereuses :
- à partir de 80 °C : dissolution de la couche SEI, premières réactions exothermiques
- à partir de 110 °C : décomposition des solvants organiques, formation de gaz, augmentation de la pression
- à partir de 135 °C : fusion du séparateur → court-circuit
- à partir de 200 °C : décomposition de la cathode, libération d'oxygène, incendie
Gestion thermique par refroidissement liquide
Pour maîtriser ces risques, les batteries modernes de véhicules électriques utilisent des systèmes de refroidissement liquide. Les dissipateurs de chaleur et le système de gestion de la batterie (BMS) contrôlent la température et le transfert thermique.
Pour concevoir ces systèmes, il est nécessaire de disposer de données précises : des mesures de température et de pression lors des cycles de chargement et de déchargement constituent la base. C'est uniquement ainsi que l'on peut dimensionner les canaux de refroidissement et élaborer des simulations – par exemple avec des logiciels comme PTC CreoParametric 3D.
Pourquoi la mesure de pression est cruciale
Une transmission thermique optimale dépend de l'interaction entre le débit du liquide de refroidissement, la température et la pression. Une différence de pression de seulement 0,008 bar entre l'entrée et la sortie peut être déterminante – ce qui nécessite une précision extrême dans la mesure de pression.
Des capteurs comme le ATM.1ST de STS répondent à ces exigences. Ils offrent :
- une très haute précision de mesure à faibles différences de pression
- une stabilité prolongée sur de larges plages de température
- une conception compacte et résistante aux médias pour le contact avec le liquide
Les ingénieurs utilisent ces données pour comparer les pertes de pression le long de différentes conceptions de canaux – représentées visuellement sous forme de courbes pour des débits minimaux et maximaux. La formule de Bernoulli montre : Débit plus élevé = perte de pression quadratiquement accrue.
Optimisation de la conception par les données de mesure
C'est pourquoi les développeurs optent pour des canaux de refroidissement plus larges avec plusieurs passages afin d'améliorer le transfert thermique par convection forcée. Résultat : des températures de cellule plus stables, un risque réduit de thermal runaway et une plus grande durabilité en cycle.
Conclusion
La mesure précise de la pression contribue de manière essentielle à la sécurité et à l'efficacité des batteries lithium-ion – particulièrement en phase de développement. Avec des capteurs comme le ATM.1ST de STS, il est possible d'optimiser les systèmes de refroidissement, de minimiser les risques et de garantir la performance à long terme du système.
