Termičko upravljanje novim energetskim akumulatorima vozila
Termalno upravljanje baterijama je jedna od ključnih tehnologija u oblasti litijum-jonskih baterija. Cilj mu je osigurati temperaturnu sigurnost baterije tokom korištenja i punjenja, te poboljšati gustinu energije i vijek trajanja baterije. Materijali za upravljanje toplinom su neophodna tehnička podrška za postizanje ovog cilja. U nastavku ćemo vas upoznati s primjenom i analizom materijala za termalno upravljanje baterijama.
Toplotno provodljivi materijali
Toplotno provodljivi materijali igraju vitalnu ulogu u upravljanju termičkom baterijom. Trenutno, najčešće korišćeni toplotno provodljivi materijali uključuju toplotno provodnu pastu i toplotno provodljive ploče.
Termoprovodna pasta se široko koristi na kontaktnoj površini između baterija i radijatora, a njena toplotna provodljivost je obično između 1-8 W/mK. Kao toplotno provodljiv materijal, može efikasno prenositi toplotu iz područja visoke temperature u područja niske temperature. Metoda pripreme toplotno provodljive paste uključuje upotrebu toplotno provodljivih čestica kao što su čestice dijamanata i silicijum nitrida kao nosača za popunjavanje malih praznina i pukotina. Ova prednost čini toplotno provodljivu pastu širokom upotrebom u upravljanju termičkim baterijama.
Toplotno provodne ploče se obično izrađuju od bakra ili aluminijuma i imaju toplotnu provodljivost od približno 200 W/mK. Ova ploča može efikasno prenositi toplotu sa površine baterije na obližnji radijator ravnomerno, čime se postiže ravnomerno hlađenje toplote na radijatoru i površini baterije. U isto vrijeme, film također može poboljšati kapacitet adsorpcije radijatora na bateriju i spriječiti da radijator padne pod vibracijama.
Materijal za termičku barijeru
Materijal za termičku barijeru je materijal koji usporava protok topline, sa toplotnom provodljivošću tipično u rasponu od 0.2-0.35 W/mK. Osim toga, materijal se lako obrađuje i oblikuje. Materijali za termičku barijeru često se koriste unutar baterijskih modula i instaliraju između baterijskih ćelija i radijatora kako bi se smanjili temperaturni gradijenti, čime se snižava temperatura površine baterije i osigurava sigurnost baterije.
Postoje dvije glavne kategorije materijala za termičku barijeru: izolacijski materijali i kompozitni izolacijski materijali. Izolacijski materijali se uglavnom koriste za smanjenje površinske temperature baterije i obično se ugrađuju između baterijskih ćelija i radijatora. Njegove sirovine uglavnom uključuju staklena vlakna i keramiku. Kompozitni izolacioni materijali kombinuju različite materijale performansi, kao što su nanosilici i polimeri, kako bi se sprečilo provođenje toplotnog toka i struje. Osim toga, kompozitni izolacijski materijali imaju visoku čvrstoću i izdržljivost, pa se široko koriste.
Materijali za promjenu faze
Materijali s promjenom faze su tvari koje mogu efikasno apsorbirati i osloboditi velike količine toplinske energije, a njihove tačke topljenja su obično vrlo stabilne. Tokom punjenja, kada materijal za promjenu faze dostigne određenu temperaturu, može apsorbirati veliku količinu topline, čime se smanjuje vršna temperatura površine baterije tijekom punjenja i pražnjenja, održava stabilna temperatura površine baterije i time produžava vijek trajanja baterije. Stoga su materijali za promjenu faze naširoko korišteni u termičkom upravljanju baterijama. Materijali s promjenom faze uglavnom se dijele na dvije vrste: organski materijali za promjenu faze i neorganski materijali za promjenu faze. Materijali sa organskom promjenom faze obično se koriste u rasponima niskih temperatura i imaju visoku čistoću, ali relativno sporo apsorbiraju i oslobađaju toplinu. Neorganski materijali s promjenom faze brže apsorbiraju i oslobađaju toplinu, ali problemi poput lakog topljenja na visokim temperaturama i toksičnosti također ograničavaju opseg njihove primjene.
Ukratko, optimizacija upravljanja toplinom energetskih baterija je ključ za poboljšanje njihove sigurnosti, gustine energije i vijeka trajanja. Upotreba materijala kao što su toplotno provodljivi materijali, materijali za termičku barijeru i materijali za promenu faze je efikasan pristup. Naravno, odabir materijala također treba uzeti u obzir faktore kao što su cijena i održivost kako bi se postigla najbolja vrijednost za novac. Primjena ovih mjera može značajno poboljšati performanse energetskih baterija.
