Primjena materijala za termičko upravljanje za električne baterije u vozilima nove energije
Termalno upravljanje energetskim baterijama ključna je tehnologija u području litijum-jonskih baterija. Njegova glavna svrha je osigurati da temperatura baterije bude unutar sigurnog raspona tokom upotrebe i punjenja, uz poboljšanje gustine energije i vijeka trajanja baterije. Materijali za termičko upravljanje su nezamjenjiva tehnička podrška za postizanje ovog cilja. Zatim ću vas upoznati s primjenom i analizom materijala za upravljanje toplinom za električne baterije.
1. Toplotno provodni materijali
Provođenje topline je najosnovniji problem u upravljanju toplinom energetskih baterija, a toplinski provodljivi materijali igraju ključnu ulogu u ovom procesu. Trenutno postoje dva glavna tipa toplotno provodljivih materijala koji se koriste u energetskim baterijama: toplotno provodljiva pasta i toplotno provodljiva ploča.
Termoprovodna pasta je toplotno provodljivi materijal koji prenosi toplotu sa visoke na nisku temperaturu, a često se koristi na kontaktnoj površini između baterije i radijatora. Toplotna provodljivost toplotno provodljive paste je obično između 1-8 W/mK. Toplotno provodljiva pasta se može pripremiti koristeći dijamantske čestice, silicijum nitrid i druge toplotno provodljive čestice kao nosače. Budući da termo provodljiva pasta može popuniti sitne praznine i pukotine, naširoko se koristi u upravljanju toplinom energetskih baterija.
Toplotno provodni lim je materijal koji ravnomjerno prenosi toplinu s površine baterije na obližnji radijator. Toplotno provodne ploče se obično izrađuju od bakra ili aluminijuma, a njihova toplotna provodljivost je oko 200 W/mK. Upotreba termo provodljivih ploča može učiniti da se radijator i površina baterije ravnomjernije ohlade i poboljša adsorpcija radijatora na bateriju kako bi se spriječilo da padne pod vibracijama.
2. Materijal za termičku barijeru
Materijal za termičku barijeru je materijal koji može usporiti protok topline. Često se koristi unutar baterijskih modula i instalira se između baterijskih ćelija i radijatora kako bi se smanjili temperaturni gradijenti, snizile temperature površine baterije i povećala sigurnost baterije. Toplotna provodljivost termoizolacionih materijala je obično između 0.2-0.35 W/mK i lako se obrađuje i formira.
Postoje dvije glavne vrste materijala za toplinsku barijeru: izolacijski termoizolacijski materijali i kompozitni termoizolacijski materijali. Izolacijski termoizolacijski materijali se uglavnom koriste za smanjenje površinske temperature baterija i ugrađuju se između baterijskih ćelija i radijatora. Njihove glavne sirovine su staklena vlakna, keramika, itd. Kompozitni materijali za toplotnu izolaciju su kombinacija materijala višestrukih performansi, kao što su nano-silicijum dioksid i polimeri. One sprečavaju provođenje toplote i struje, a imaju veliku čvrstoću i izdržljivost, pa se široko koriste.
3. Materijal za promjenu faze
Materijal za promjenu faze je supstanca koja može apsorbirati i osloboditi veliku količinu toplinske energije, što ga čini široko korištenim u termičkom upravljanju baterijama. Upotreba materijala za promjenu faze može smanjiti vršnu temperaturu površine baterije tokom punjenja i pražnjenja, čime se produžava vijek trajanja baterije. To je zato što je tačka topljenja materijala za promjenu faze obično vrlo stabilna, tako da kada punjenje ili pražnjenje dostigne određenu temperaturu, materijal za promjenu faze će apsorbirati veliku količinu toplinske energije, održavajući tako stabilno stanje temperature površine baterije.
Trenutno se materijali za promjenu faze uglavnom dijele na dva tipa: organski materijal za promjenu faze i neorganski materijal za promjenu faze. Materijal sa organskom promjenom faze uglavnom se koristi u rasponu niskih temperatura i ima visok stupanj čistoće, ali je apsorpcija i oslobađanje topline relativno sporo. Neorganski materijal s promjenom faze brže apsorbira i oslobađa toplinu, ali problemi lakog topljenja na visokoj temperaturi i toksičnosti također ograničavaju područje njegove primjene.
