Le batterie agli Ioni di Lithium sono potenti - ma sensibili al calore. La misurazione precisa della pressione è essenziale per prevenire il surriscaldamento e ottimizzare il sistema di raffreddamento.
Che siano laptop esplosivi o veicoli elettrici che prendono fuoco - il runaway termico delle batterie agli Ioni di Lithium può avere conseguenze drammatiche. Questa instabilità si verifica principalmente a causa di sovraccarico o alte temperature ambientali e si sviluppa in più fasi pericolose:
- da 80 °C: dissoluzione dello strato SEI, prime reazioni exotermiche
- da 110 °C: decomposizione dei solventi organici, formazione di gas, aumento della pressione
- da 135 °C: scioglimento della pellicola di separazione → cortocircuito
- da 200 °C: decomposizione del catodo, rilascio di ossigeno, innesco incendiario
Gestione termica tramite raffreddamento a liquido
Per controllare questi rischi, nei moderni veicoli elettrici vengono utilizzati sistemi di raffreddamento a liquido. I dissipatori di calore e i sistemi di gestione della batteria (BMS) controllano la temperatura e il trasferimento di calore.
Per la progettazione di questi sistemi sono necessari dati affidabili: misurazioni di temperatura e pressione durante cicli di carica e scarica costituiscono la base. Solo in questo modo si può dimensionare correttamente il canale di raffreddamento e impostare simulazioni – ad esempio con software come PTC CreoParametric 3D.
Perché la misurazione della pressione è cruciale
Trasferimento termico ottimale dipende dall'interazione tra flusso del refrigerante, temperatura e pressione. Già una differenza di pressione di 0,008 bar tra ingresso e uscita può essere decisiva - ciò richiede massima precisione nelle misurazioni di pressione.
Con sensori come l'ATM.1ST di STS è possibile soddisfare questi requisiti. Offre:
- estremo dettaglio di precisione per basse differenze di pressione
- lunga stabilità su ampi intervalli di temperatura
- struttura compatta e resistente ai liquidi per contatto con il fluido
Gli ingegneri utilizzano questi dati per confrontare le perdite di pressione lungo diversi design di canali - rappresentati graficamente per le portate minime e massime. La legge di Bernoulli mostra: Maggiore il flusso = perdita di pressione quadratica.
Ottimizzazione del design tramite dati di misurazione
Per questo motivo, gli sviluppatori adottano canali di raffreddamento più ampi con più passaggi, per migliorare il trasferimento di calore tramite convezione forzata. È il risultato: temperature delle celle più stabili, rischio ridotto di runaway termico e maggior durata del ciclo.
Conclusione
La misurazione precisa della pressione contribuisce in modo essenziale alla sicurezza e all'efficienza delle batterie agli Ioni di Lithium – specialmente nella fase di sviluppo. Con sensori come l'ATM.1ST di STS, i sistemi di raffreddamento possono essere ottimizzati, i rischi ridotti e le prestazioni a lungo termine garantite.
