韓国の研究者たちは、リチウムイオンバッテリー用に特別に設計された世界初のスプレー浸漬冷却システムを開発しました。この技術は、韓国機械材料研究院（KIMM）の金珍燮博士が主導しており、熱安全性を向上させると同時に、従来の冷却方法がもたらす高重量と高コストの問題を解決することを目的としています。このスプレー浸漬冷却技術は、上から下へのスプレーと部分的な下から上への浸漬を組み合わせており、高速充電および放電の過酷な条件下で検証されています。リチウムイオンバッテリーの火災や熱暴走に対する懸念が高まる中、この技術は電動車やデータセンターのエネルギー貯蔵システムなど、さまざまな用途でのバッテリー安全性を向上させる可能性を秘めています。
KIMM熱ポンプ研究センターの主任研究員である金博士は、「スプレー浸漬冷却技術は、リチウムイオンバッテリーを効果的に冷却し、少量の誘電液体を使用して熱暴走や火災のリスクを減少させることができます。」と述べています。彼はさらに、「液体消費を最小限に抑え、重量とコストを軽減することで、この技術は電動車やエネルギー貯蔵システムなど、さまざまな分野に拡大することが期待されています。」と付け加えました。
スプレー浸漬冷却技術がリチウムイオンバッテリーの安全性を向上
電動車のバッテリーは過熱し、火災を引き起こす可能性があります。現代の最も安全なバッテリーは、完全に非導電性の誘電液体に浸漬される必要があります。これは効果的ですが、バッテリーが非常に重くなり、コストも高くなります。この新しいハイブリッドアプローチは、完全に浸漬することなくバッテリーを冷却するために二重作用メカニズムを使用します。上からのスプレーで不燃性の誘電液体をバッテリーセルの上部に直接噴霧し、下からの浸漬技術を採用して下部を液体に浸し、強制対流によって熱を取り除きます。
標準的な電動車の冷却は、バッテリーセルの隣に冷却プレートを設置するなど、間接接触に依存しています。完全浸漬冷却法は、バッテリーセルを液体に浸すことでこの問題を解決しますが、増加した重量が車両の効率を低下させます。これらの方法は、極端な温度や高速充電サイクルでは正常に機能しないことが多いです。KIMMのハイブリッドアプローチは、両者の利点を組み合わせています。上部のスプレーはすぐに高温を取り除き、下部の液体は強制対流によって残余熱を持続的に取り除き、バッテリーが高速充電および放電プロセス中に安全に35°C (95°F) 以下に保たれるための十分な熱制御を提供します。
研究チームはプレスリリースで、「新たに開発されたスプレー浸漬冷却技術は、液体の使用量を従来の浸漬冷却システムの10〜20%に減少させ、同時に冷却性能を改善し、熱安定性を強化し、システムの重量を軽減します。」と述べています。さらに、使用される液体は完全に不燃性であり、バッテリーセルに問題が発生した場合、液体が内部消火器として即座に機能します。研究チームは冷却効率を最大化するための重要な熱物理特性を特定し、人工知能に基づく最適化技術を利用して、より先進的な誘電液体の発見と開発を計画しています。この研究結果は『応用熱工学』ジャーナルに発表されました。
項目 規格 液体使用量 従来のシステムの10〜20%に減少 熱制御温度 35°C (95°F) 以下に維持 冷却性能 改善 システム重量 軽減