Примена материјала за термичко управљање енергетским батеријама у возилима нове енергије
Термичко управљање енергетским батеријама је кључна технологија у области литијум-јонских батерија. Његова главна сврха је да обезбеди да температура батерије буде у безбедном опсегу током употребе и пуњења, док истовремено побољшава густину енергије и радни век батерије. Материјали за термичко управљање су неопходна техничка подршка за постизање овог циља. Затим ћу вас упознати са применом и анализом материјала за термичко управљање за електричне батерије.
1. Топлотно проводни материјали
Провођење топлоте је најосновнији проблем у термичком управљању енергетским батеријама, а топлотно проводљиви материјали играју кључну улогу у овом процесу. Тренутно постоје две главне врсте топлотно проводних материјала који се користе у енергетским батеријама: топлотно проводљива паста и термо проводљива плоча.
Термопроводна паста је топлотно проводљив материјал који преноси топлоту са високе на ниску температуру, а често се користи на контактној површини између батерије и радијатора. Топлотна проводљивост топлотно проводне пасте је обично између 1-8 В/мК. Термопроводна паста се може припремити коришћењем дијамантских честица, силицијум нитрида и других топлотно проводних честица као носача. Пошто термопроводна паста може да попуни ситне празнине и пукотине, широко се користи у термичком управљању батеријама.
Топлотна проводна плоча је материјал који равномерно преноси топлоту са површине батерије на оближњи радијатор. Топлотно проводне плоче се обично праве од бакра или алуминијума, а њихова топлотна проводљивост је око 200 В/мК. Употреба топлотно проводних плоча може учинити да се радијатор и површина батерије равномерније охладе и побољша адсорпција радијатора на батерију како би се спречило да падне под вибрацијама.
2. Материјал за термичку баријеру
Термички баријерски материјал је материјал који може успорити проток топлоте. Често се користи унутар батеријских модула и инсталира се између батеријских ћелија и радијатора како би се смањили температурни градијенти, снизиле температуре површине батерије и повећала сигурност батерије. Топлотна проводљивост материјала за топлотну изолацију је обично између 0.2-0.35 В/мК и лако се обрађује и формира.
Постоје две главне врсте материјала за топлотну баријеру: изолациони топлотноизолациони материјали и композитни термоизолациони материјали. Изолациони термоизолациони материјали се углавном користе за смањење површинске температуре батерија и уграђују се између батеријских ћелија и радијатора. Њихове главне сировине су стаклена влакна, керамика, итд. Композитни термоизолациони материјали су комбинација материјала вишеструких перформанси, као што су нано-силицијум диоксид и полимери. Оне спречавају провођење топлоте и струје, а имају велику чврстоћу и издржљивост, па се широко користе.
3. Материјал за промену фазе
Материјал за промену фазе је супстанца која може да апсорбује и ослободи велику количину топлотне енергије, што га чини широко примењеним у термичком управљању батеријама за напајање. Употреба материјала за промену фазе може смањити вршну температуру површине батерије током пуњења и пражњења, чиме се продужава век трајања батерије. То је зато што је тачка топљења материјала за промену фазе обично веома стабилна, тако да када пуњење или пражњење достигне одређену температуру, материјал за промену фазе ће апсорбовати велику количину топлотне енергије, одржавајући на тај начин стабилно стање температуре површине батерије.
Тренутно су материјали за промену фазе углавном подељени у два типа: органски материјал за промену фазе и неоргански материјал за промену фазе. Материјал за промену органске фазе се углавном користи у опсегу ниских температура и има висок степен чистоће, али је апсорпција и ослобађање топлоте релативно споро. Неоргански материјал са променом фазе брже апсорбује и ослобађа топлоту, али проблеми лаког топљења на високој температури и токсичност такође ограничавају опсег његове примене.
