Поскольку новые энергетические транспортные средства, центры обработки данных и системы хранения энергии испытывают взрывной рост, тепловая производительность жидких холодильных плит напрямую определяет стабильность и срок службы оборудования.Хорошо спроектированная структура канала потока значительно улучшает температурную однородность модулей батареи, в то время как передовые производственные процессы обеспечивают оптимальную конструкцию пути потока, сопротивление давлению,и эффективности затратВ этой статье представлен исчерпывающий обзор основных технологий изготовления, ключевых методов и пунктов контроля качества для жидких холодильных плит.
1. Подбор материала и предварительная обработка
1.1 Основные материалы
Алюминиевые сплавы: доминирующий выбор для электрических батарей, сбалансирующих теплопроводность, легкий вес, прочность, обрабатываемость и стоимость.3003 алюминиевый сплав широко используется из-за его зрелой технологии и отличных комплексных характеристик.
Медные сплавы: Чистая медь (теплопроводность: 401 W/m·K) идеально подходит для высокомощных сценариев (например, платформ высокого напряжения 800 В), требующих никелевой покрытия или анодирования для предотвращения коррозии.
Композитные материалы: высокопрочные композиты из алюминиевого сплава (структура из 3 слоев: ядро + плавный слой + жертвенный слой) используются для применений, требующих превосходной механической прочности.
1.2 Процесс предварительной обработки
Обезжирение поверхности: Ультразвуковая очистка (28 ¢ 80 кГц) удаляет загрязнители масла для обеспечения надежной сварки и пассивации.
Пассивация: пассивация без хромата или хрома (например, раствор титановой соли) образует защитную пленку на наномасштабе, достигая 1000+ часов солевой стойкости.
2Технологии формирования каналов потока
2.1 Формирование штамповки: Производство больших объемов
Особенности процесса: Сервопресы обеспечивают высокоскоростное штампование 60 ударов / мин с глубиной потока каналов ± 0,05 мм. Идеально подходит для средних / малых холодильных плит с использованием материала более 70%.
Случай: аккумуляторы BYD Seal CTB используют прямое охлаждение штамповой пластины, повышая эффективность теплообмена на 40% через каналы большого потока.
2.2 Гидроформирование: Эксперт по сложным каналам потока
Шаги процесса: обрезка алюминия (± 0,1 мм) → гидравлическое расширение (3050 МПа, 210 секунд удержания) → обрезка водяным струем → вакуумная сплавная сборка.
Преимущества: высокая гибкость конструкции (серпентинные, разветвленные структуры) с 20% меньшей потерей давления, чем штампованные пластины.
Случай: батарея CATL Kirin использует гидроформированные большие пластины (1200×800×50 мм), увеличивая площадь охлаждения в 4 раза.
2.3 Формирование экструзией: экономически эффективное стандартное решение
Процесс: экструзия алюминиевых профилей с предварительно сформированными каналами потока (например, трубки гармоники), после чего резка и сварка головки.
Ограничения: на 30% дешевле, чем штамповка, но ограничена прямыми каналами потока, подходящими для охлаждающих плит для емкостей для хранения энергии.
2.4 3D-печать: прорыв структурных инноваций
Технология: Прямая лазерная синтезация металлов (DMLS) производит монолитные охлаждающие пластины без сварных швов, выдерживающие давление более 6 бар.
Случай: 3D-печатные пластины CoolestDC от Сингапура используют наклонные плавники для повышения эффективности охлаждения на 20%, развернутые в охлаждающих системах NVIDIA H100 GPU.
3Обработка потоковых каналов: ядро тепловых характеристик
3.1 Основные методы
Процесс встроенной трубы: медные трубы сжимаются в измельченные алюминиевые канавки (соотношение глубины/диаметра ≤3:1) и закрепляются с помощью бразирования.
Преимущества: отсутствие риска утечки (бесшовные трубы), зрелость и экономичность.
Минусы: ограниченная гибкость канала потока; риск гальванической коррозии между медью и алюминием.
Приложения: серверное жидкостное охлаждение, промышленные теплоотводы инверторов.
Электрическая разрядная обработка (EDM): резка проволоки (точность ± 0,01 мм) создает микроканалы в формах из твердого сплава для прототипирования.
Химическое гравирование: фотолитография + гравирование NaOH дает микроразмерные каналы для сверхтонких плит (≤0,5 мм).
3.2 Инновационный дизайн
Бионические каналы потока: каналы в форме акулских плавников Valeo повышают турбулентность охлаждающей жидкости, увеличивая коэффициент теплопередачи на 15%.
Расветвленные структуры: модули аккумуляторов Tesla 4680 используют боковые разветвленные пластины с подветвлениями 15° для минимизации температурных различий.
4Технологии сварки: проблемы с уплотнением и прочностью
4.1 Вакуумная сплавка: предпочтительнее массовое производство
Принцип: Алюминиево-кремниевое заполнитель для сварки расплавляется в вакуумной печи, склеивает пластинки каналов потока и металлически покрывает.
Преимущества: поддерживает сложные микроканалы / структуры плавников (увеличение эффективности на 30%); легкая алюминиевая конструкция выдерживает давление более 10 бар.
Случай: Плиты батареи CATL CTP используют вакуумную сплавку с деформацией <0,1 мм.
4.2 Сварка с перемешиванием на трение (FSW): высокопрочная сцепка
Принцип: вращающаяся булавка генерирует тепло от трения, чтобы пластифицировать материалы, создавая сварные соединения.
Преимущества: прочность сварки достигает 90% + обычного металла; экологически чистый (без наполнительной проволоки / защитного газа).
Случай: аккумуляторы BYD Dolphin используют FSW для скрепления пластинок и корпусов, прошли испытание давления 20 бар.
4.3 Гибридный процесс штамповки + сплавки
Особенности: сочетает в себе эффективность штамповки с герметизацией сваркой; 40% ниже стоимости, чем FSW.
Приложения: пластины для хранения энергии, теплоотводы для бытовых приборов.
4.4 Лазерная сварка
Преимущества: минимальная зона, поражаемая теплом, прочность сварки 90% +, отсутствие деформации / пористости; 5×10 раз быстрее, чем традиционные методы.
Приложения: батареи для электромобилей, промышленное холодильное оборудование, солнечные энергетические системы.
5. Обработка поверхности и обеспечение качества
5.1 Обработка поверхности
Анодирование: анодирование серной кислоты (12 18 В) создает оксидные пленки 5 20 мкм, 10 раз улучшенную коррозионную стойкость и повышенную изоляцию (напряжение распада > 500 В).
Покрытие из ПТФЕ: слои политетрафторуроэтилена 50-100 мкм снижают коэффициент трения до 0.1, минимизируя сопротивление потока охлаждающей жидкости.
5.2 Испытания полного процесса
Выявление утечки:
Масс-спектрометрия гелия (1×10−9 mbar·L/s): электромобильные батареи, уровень утечки ≤0,1 мкм.
Гидростатическое испытание (1,5 × рабочее давление, 30 мин задержания): пластины для хранения энергии.
Внутреннее качество:
Ультразвуковая система C-SAM (50~200 МГц): обнаруживает дефекты сварки (пустоты >5%) с разрешением 50 мкм.
CMM (± 0,002 мм): проверяет размеры канала и точность контакта ячейки.
Заключение
Производство жидкостных охлаждающих плит объединяет в себе материаловедение, прецизионную обработку и передовые технологии сварки.Каждый процесс напрямую влияет на производительность и надежность охлажденияПо мере роста потребностей в высокой плотности теплового управления инновации, такие как 3D-печатные бионические каналы и монолитное устройство FSW, еще больше повысят эффективность при сокращении затрат.
