Šilumos valdymo medžiagų taikymas galios akumuliatoriams naujose energetinėse transporto priemonėse
Maitinimo baterijų šiluminis valdymas yra pagrindinė technologija ličio jonų baterijų srityje. Pagrindinis jo tikslas – užtikrinti, kad akumuliatoriaus temperatūra naudojimo ir įkrovimo metu būtų saugiame diapazone, kartu pagerinant akumuliatoriaus energijos tankį ir tarnavimo laiką. Šilumos valdymo medžiagos yra nepakeičiama techninė pagalba siekiant šio tikslo. Toliau supažindinsiu su energijos baterijų šilumos valdymo medžiagų pritaikymu ir analize.
1. Šilumai laidžios medžiagos
Šilumos laidumas yra pagrindinė maitinimo akumuliatorių šiluminio valdymo problema, o šilumai laidžios medžiagos vaidina pagrindinį vaidmenį šiame procese. Šiuo metu baterijose naudojamos dvi pagrindinės šilumai laidžių medžiagų rūšys: šilumai laidžios pastos ir šilumai laidžios lakštai.
Šilumai laidži pasta yra šilumą laidi medžiaga, pernešanti šilumą iš aukštos temperatūros į žemą, ir dažnai naudojama ant kontaktinio paviršiaus tarp akumuliatoriaus ir radiatoriaus. Šilumai laidžios pastos šilumos laidumas paprastai yra tarp 1-8 W/mK. Šilumai laidžią pasta gali būti paruošta naudojant deimantų daleles, silicio nitridą ir kitas šilumai laidžias daleles kaip nešiklius. Kadangi šilumai laidži pasta gali užpildyti mažus tarpus ir įtrūkimus, ji buvo plačiai naudojama valdant baterijų šilumą.
Šilumai laidus lakštas yra medžiaga, kuri tolygiai perduoda šilumą nuo akumuliatoriaus paviršiaus į šalia esantį radiatorių. Šilumai laidūs lakštai dažniausiai gaminami iš vario arba aliuminio, o jų šilumos laidumas yra apie 200 W/mK. Naudojant šilumai laidžius lakštus, radiatorius ir akumuliatoriaus paviršius gali tolygiau atvėsinti ir pagerinti radiatoriaus adsorbciją prie akumuliatoriaus, kad jis nenukristų nuo vibracijos.
2. Termo barjerinė medžiaga
Šilumos barjerinė medžiaga yra medžiaga, kuri gali sulėtinti šilumos srautą. Jis dažnai naudojamas akumuliatoriaus moduliuose ir montuojamas tarp akumuliatoriaus elementų ir radiatorių, siekiant sumažinti temperatūros gradientus, sumažinti akumuliatoriaus paviršiaus temperatūrą ir padidinti akumuliatoriaus saugumą. Šilumos izoliacinių medžiagų šilumos laidumas paprastai yra tarp 0.2-0.35 W/mK ir yra lengvai apdirbamas ir formuojamas.
Yra du pagrindiniai šilumos barjerinių medžiagų tipai: izoliacinės termoizoliacinės medžiagos ir kompozicinės termoizoliacinės medžiagos. Izoliacinės termoizoliacinės medžiagos daugiausia naudojamos akumuliatorių paviršiaus temperatūrai sumažinti ir montuojamos tarp akumuliatoriaus elementų ir radiatorių. Pagrindinės jų žaliavos yra stiklo pluoštas, keramika ir kt. Kompozicinės termoizoliacinės medžiagos yra daugelio naudingų medžiagų, tokių kaip nanosilicio dioksidas ir polimerai, derinys. Jie apsaugo nuo šilumos ir srovės laidumo, pasižymi dideliu stiprumu ir ilgaamžiškumu, todėl yra plačiai naudojami.
3. Fazių keitimo medžiaga
Fazių keitimo medžiaga yra medžiaga, kuri gali sugerti ir išleisti didelį šilumos energijos kiekį, todėl ji plačiai naudojama energijos akumuliatoriaus šilumos valdymui. Fazių keitimo medžiagos naudojimas gali sumažinti didžiausią akumuliatoriaus paviršiaus temperatūrą įkrovimo ir iškrovimo metu ir taip pailginti akumuliatoriaus veikimo laiką. Taip yra todėl, kad fazių keitimo medžiagos lydymosi temperatūra paprastai yra labai stabili, todėl kai įkrovimas arba iškrovimas pasiekia tam tikrą temperatūrą, fazės keitimo medžiaga sugers daug šilumos energijos, taip išlaikydama stabilią akumuliatoriaus paviršiaus temperatūros būseną.
Šiuo metu fazių keitimo medžiagos daugiausia skirstomos į du tipus: organinės fazės keitimo medžiagas ir neorganines fazių keitimo medžiagas. Organinė fazių keitimo medžiaga daugiausia naudojama žemos temperatūros diapazone ir turi aukštą grynumo laipsnį, tačiau šilumos absorbcija ir išsiskyrimas yra gana lėtas. Neorganinė fazių keitimo medžiaga greičiau sugeria ir išskiria šilumą, tačiau lengvo lydymosi aukštoje temperatūroje ir toksiškumo problemos taip pat riboja jos taikymo sritį.
