de.wedoany.com-Bericht: Das Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) hat eine nach eigenen Angaben weltweit erste Sprüh-Tauchkühltechnologie für Lithium-Ionen-Batteriepakete vorgestellt. Die Technologie zielt darauf ab, das Wärmemanagement und die Brandsicherheit zu verbessern und gleichzeitig den Verbrauch von dielektrischem Kühlmittel drastisch zu reduzieren.

Das System wurde vom Team um Dr. Jinsub Kim am KIMM-Forschungszentrum für Wärmepumpen entwickelt. Es kombiniert zwei Kühlmethoden: Dielektrische Flüssigkeit wird direkt auf die Oberseite der Batteriezellen gesprüht, während der Boden des Batteriepakets teilweise in dieselbe nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht ist. Diese hybride Methode ermöglicht eine direkte Wärmeabfuhr durch Flüssigkeitskontakt, während die durch den teilweise eingetauchten Bereich erzeugte erzwungene Konvektion die Gesamtkühlleistung verbessert.

Bei Tests mit einer Lade-/Entladerate von 4C hielt die Technologie die Temperatur der Batteriezellen unter 35 °C. Diese Temperatur ist ein kritischer Schwellenwert, um thermische Degradation zu minimieren und das Risiko eines thermischen Durchgehens zu verringern.

Berichten zufolge erfordern herkömmliche Tauchkühlsysteme ein vollständiges Eintauchen des Batteriepakets, was zu erheblichem Mehrgewicht, höheren Kosten und größeren Kühlmittelvolumina führt. Die KIMM-Methode kann den Verbrauch an dielektrischer Flüssigkeit um etwa 85 % reduzieren und benötigt nur 10 bis 20 % des Kühlmittels herkömmlicher Tauchkühlsysteme, während eine vergleichbare oder bessere thermische Leistung erhalten bleibt.

Diese Reduzierung des Kühlmittelverbrauchs ist für gewichtsempfindliche Transportanwendungen von großer Bedeutung, insbesondere für Elektrofahrzeuge, maritime Batteriesysteme und leistungsstarke kommerzielle Schiffe, die ein schnelles Laden zwischen den Einsätzen anstreben. Der geringere Kühlmittelverbrauch senkt zudem die Systemkosten und vereinfacht die Integration.

Neben dem mobilen Bereich könnte die Technologie auch in stationären Energiespeichersystemen und Rechenzentren Anwendung finden. In diesen Bereichen gewinnen Sicherheitsbedenken hinsichtlich Lithium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Da die dielektrische Flüssigkeit nicht brennbar ist, kühlt sie nicht nur die Batteriezellen, sondern kann im Falle eines thermischen Ereignisses auch dazu beitragen, die Flammenausbreitung zu unterdrücken.

Im Gegensatz zu herkömmlichen luftgekühlten oder flüssigkeitsgekühlten Batteriesystemen, die auf Kühlkörper oder Kaltplatten zur indirekten Wärmeableitung angewiesen sind, ermöglicht die Sprüh-Tauchkühlung einen direkten Kontakt zwischen Kühlmittel und Batteriezellen, was die Wärmeübertragung bei Hochleistungsbetrieb deutlich verbessert.

Für die Zukunft planen die KIMM-Forscher, mithilfe von Künstlicher Intelligenz neue dielektrische Flüssigkeiten mit optimierten thermophysikalischen Eigenschaften zu identifizieren, um die Kühlleistung weiter zu steigern.

Die Forschung wurde im Rahmen des Projekts zur Entwicklung von Kernkompetenzen im Energienachfragemanagement des südkoreanischen Ministeriums für Klima, Energie und Umwelt durchgeführt und im „Applied Thermal Engineering" (Band 282, 2026) veröffentlicht.

Für die maritime Industrie, in der batteriebetriebene Fähren, Offshore-Schiffe, Hafenarbeitsboote und Hybridantriebssysteme in Größe und Ladeleistung kontinuierlich wachsen, könnten Technologien, die gleichzeitig das Wärmemanagement verbessern, das Systemgewicht reduzieren und das Brandrisiko senken, zu einem zunehmend wichtigen Bestandteil der nächsten Batteriearchitekturgeneration werden.