Aquí hay algo que a mucha gente se le ha pasado por alto. Durante los últimos dos años, la mayor parte del interés en torno al carburo de silicio (SiC) se ha centrado en los vehículos eléctricos: cargadores rápidos, inversores y cosas por el estilo.
Pero últimamente, he estado escuchando algo diferente por parte de los equipos de diseño térmico.
Están retirando discretamente los disipadores de calor de cerámica de SiC de los prototipos de vehículos eléctricos para incorporarlos a sistemas de almacenamiento de energía: armarios de baterías, contenedores para la red eléctrica e incluso unidades de almacenamiento doméstico.
¿A qué se debe este cambio? A que los sistemas de almacenamiento operan a altas temperaturas durante periodos mucho más prolongados.
Piénselo bien. Un vehículo eléctrico puede exigir mucha potencia durante 40 minutos en una carga rápida; luego se detiene y la batería se enfría. ¿Pero una unidad de almacenamiento conectada a la red? Puede estar descargándose a plena carga durante cinco, seis o incluso ocho horas seguidas.
La temperatura no experimenta un pico repentino, sino que aumenta gradualmente. Lenta e inexorablemente. Y una vez que ese calor queda atrapado entre las celdas, la vida útil del ciclo se reduce rápidamente.
Ahí es donde la cerámica de carburo de silicio cambia las reglas del juego.
Alta conductividad térmica. El SiC suele ofrecer más de 120 W/m·K. Esto es entre tres y cuatro veces mejor que el aluminio. El calor se aleja rápidamente de los puntos calientes.
Baja expansión térmica. El material apenas se expande o contrae con los cambios de temperatura. Esto se traduce en una menor tensión mecánica sobre las uniones de soldadura y las capas de aislamiento.
Excelente resistencia química. Los sistemas de almacenamiento suelen instalarse en exteriores o en cobertizos húmedos. El SiC soporta la humedad, la niebla salina e incluso pequeñas cantidades de vapor de electrolito sin degradarse.
En nuestras pruebas, un disipador de calor cerámico de SiC redujo la temperatura máxima de la celda en casi 18 °C durante una descarga continua de cinco horas. No es una cifra menor; es la diferencia entre tener que reemplazar el paquete de baterías en cuatro años o en ocho.
Y esto es lo que los fabricantes están empezando a comprender: un vehículo eléctrico circula quizás dos horas al día, mientras que una unidad de almacenamiento funciona doce horas o más, especialmente en configuraciones que combinan energía solar y gestión de picos de demanda (*peak shaving*). Por tanto, el perfil de estrés térmico es totalmente distinto. La elevada capacidad térmica del SiC y su rendimiento estable bajo carga sostenida lo hacen ideal para el almacenamiento de energía.
Según mi experiencia, el punto óptimo de aplicación comienza en sistemas de unos 200 kWh. Por debajo de esa capacidad, materiales más sencillos pueden funcionar bien. Pero, ¿para cargas elevadas y continuas día tras día? La mejor opción es el SiC.
Una breve nota: también fabricamos otros sustratos cerámicos. Alúmina, para un aislamiento básico y bajo coste; nitruro de aluminio, para aislamiento de muy alta tensión; y nitruro de silicio, para aplicaciones que requieren tanto disipación térmica como resistencia mecánica. Cada uno tiene su lugar. Pero ¿cuál ofrece mayor fiabilidad en sistemas de almacenamiento de larga duración? El SiC lleva la delantera.
Por eso, si está diseñando un sistema de baterías que funcione durante horas sin interrupción, no se limite a copiar las estrategias térmicas de los vehículos eléctricos. Considere seriamente los disipadores de calor de cerámica de carburo de silicio. La industria se está orientando discretamente hacia esta solución. Y la razón es sencilla: el almacenamiento requiere un tipo de refrigeración diferente, y el SiC lo proporciona.
Declaración: Este es un artículo original de INNOVACERA®. Por favor, indique el enlace de origen al reimprimir: https://www.innovacera.com/es/sin-categorizar/sic-ceramic-substrate-for-stationary-battery-cooling.html.
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