Termisk styring af nye batterier til energikøretøjer
Termisk styring af strømbatterier er en af nøgleteknologierne inden for lithium-ion-batterier. Det har til formål at sikre batteriets temperatursikkerhed under brug og opladning og at forbedre batteriets energitæthed og levetid. Termiske styringsmaterialer er den nødvendige tekniske støtte for at nå dette mål. Nedenfor vil vi introducere dig til anvendelse og analyse af termiske styringsmaterialer til strømbatterier.
Termisk ledende materialer
Termisk ledende materialer spiller en afgørende rolle i termisk styring af strømbatterier. I øjeblikket omfatter almindeligt anvendte termiske ledende materialer termisk ledende pasta og termisk ledende plader.
Termisk ledende pasta er meget udbredt på kontaktfladen mellem batterier og radiatorer, og dens termiske ledningsevne er normalt mellem 1-8 W/mK. Som et termisk ledende materiale kan det effektivt overføre varme fra områder med høj temperatur til områder med lav temperatur. Fremstillingsmetoden for termisk ledende pasta omfatter anvendelse af termisk ledende partikler såsom diamantpartikler og siliciumnitrid som bærere til at udfylde små huller og revner. Denne fordel gør termisk ledende pasta meget udbredt i termisk styring af strømbatterier.
Termisk ledende plader er normalt lavet af kobber eller aluminium og har en termisk ledningsevne på cirka 200 W/mK. Dette ark kan effektivt overføre varme fra batterioverfladen til den nærliggende radiator jævnt og derved opnå ensartet afkøling af varmen på radiatoren og batterioverfladen. Samtidig kan filmen også forbedre radiatorens adsorptionskapacitet til batteriet og forhindre radiatoren i at falde af under vibration.
Termisk barrieremateriale
Et termisk barrieremateriale er et materiale, der bremser varmestrømmen, med en termisk ledningsevne typisk i området 0.2-0.35 W/mK. Derudover er materialet let at bearbejde og forme. Termiske barrierematerialer bruges ofte inde i batterimoduler og installeres mellem battericeller og radiatorer for at reducere temperaturgradienter og derved sænke batteriets overfladetemperatur og sikre batterisikkerhed.
Der er to hovedkategorier af termiske barrierematerialer: isoleringsmaterialer og kompositisoleringsmaterialer. Isoleringsmaterialer bruges hovedsageligt til at reducere batteriets overfladetemperatur og installeres normalt mellem battericeller og radiatorer. Dets råmaterialer omfatter hovedsageligt glasfiber og keramik. Kompositisoleringsmaterialer kombinerer en række forskellige ydeevnematerialer, såsom nanosilica og polymerer, for at forhindre ledning af varmestrøm og strøm. Derudover har kompositisoleringsmaterialer høj styrke og holdbarhed, så de er meget udbredt.
Faseændringsmaterialer
Faseændringsmaterialer er stoffer, der effektivt kan absorbere og frigive store mængder termisk energi, og deres smeltepunkter er normalt meget stabile. Under opladning, når faseændringsmaterialet når en vis temperatur, kan det absorbere en stor mængde varme og derved reducere batteriets maksimale overfladetemperatur under opladning og afladning, opretholde en stabil batterioverfladetemperatur og derved forlænge batteriets levetid. Derfor er faseændringsmaterialer blevet brugt i vid udstrækning til termisk styring af strømbatterier. Faseændringsmaterialer er hovedsageligt opdelt i to typer: organiske faseændringsmaterialer og uorganiske faseændringsmaterialer. Organiske faseændringsmaterialer bruges normalt i lave temperaturområder og har høj renhed, men de absorberer og frigiver varme relativt langsomt. Uorganiske faseændringsmaterialer absorberer og frigiver varme hurtigere, men problemer som let smeltning ved høje temperaturer og toksicitet begrænser også deres anvendelsesområde.
Kort sagt er optimering af den termiske styring af strømbatterier nøglen til at forbedre deres sikkerhed, energitæthed og levetid. Brug af materialer såsom termisk ledende materialer, termiske barrierematerialer og faseændringsmaterialer er en effektiv tilgang. Naturligvis bør materialevalg også tage hensyn til faktorer som omkostninger og bæredygtighed for at opnå den bedste værdi for pengene. Anvendelsen af disse foranstaltninger kan forbedre ydeevnen af strømbatterier betydeligt.
