Aplicarea materialelor de management termic pentru bateriile de putere în vehiculele cu energie nouă
Managementul termic al bateriilor de putere este o tehnologie cheie în domeniul bateriilor litiu-ion. Scopul său principal este de a se asigura că temperatura bateriei se află într-un interval sigur în timpul utilizării și încărcării, îmbunătățind în același timp densitatea energiei și durata de viață a bateriei. Materialele de management termic sunt un suport tehnic indispensabil pentru atingerea acestui obiectiv. În continuare, vă voi introduce în aplicarea și analiza materialelor de management termic pentru bateriile de putere.
1. Materiale termoconductoare
Conducerea căldurii este cea mai de bază problemă în managementul termic al bateriilor de putere, iar materialele termoconductoare joacă un rol cheie în acest proces. În prezent, există două tipuri principale de materiale termoconductoare utilizate în bateriile de putere: pastă termoconductoare și folie termoconductoare.
Pasta termoconductoare este un material termoconductiv care transferă căldura de la temperatură ridicată la temperatură scăzută și este adesea folosită pe suprafața de contact dintre baterie și radiator. Conductivitatea termică a pastei termoconductoare este de obicei între 1-8 W/mK. Pasta termoconductoare poate fi preparată folosind particule de diamant, nitrură de siliciu și alte particule termoconductoare ca purtători. Deoarece pasta termoconductoare poate umple golurile și fisurile minuscule, a fost utilizată pe scară largă în gestionarea termică a bateriilor de putere.
Foaia termoconductoare este un material care transferă căldura uniform de la suprafața bateriei către radiatorul din apropiere. Foile termoconductoare sunt de obicei realizate din cupru sau aluminiu, iar conductivitatea lor termică este de aproximativ 200 W/mK. Utilizarea foilor termoconductoare poate face radiatorul și suprafața bateriei să se răcească mai uniform și să îmbunătățească adsorbția radiatorului la baterie pentru a preveni căderea acestuia sub vibrații.
2. Material barieră termică
Materialul de barieră termică este un material care poate încetini fluxul de căldură. Este adesea folosit în interiorul modulelor bateriei și instalat între celulele bateriei și radiatoare pentru a reduce gradienții de temperatură, scăderea temperaturii la suprafața bateriei și pentru a crește siguranța bateriei. Conductivitatea termică a materialelor termoizolante este de obicei între 0.2-0.35 W/mK și este ușor de prelucrat și format.
Există două tipuri principale de materiale de barieră termică: materiale termoizolante izolatoare și materiale termoizolante compozite. Materialele termoizolante sunt utilizate în principal pentru a reduce temperatura suprafeței bateriilor și sunt instalate între celulele bateriei și radiatoare. Principalele lor materii prime includ fibra de sticlă, ceramica etc. Materialele termoizolante compozite sunt o combinație de materiale de performanță multiple, cum ar fi dioxidul de nanosiliciu și polimerii. Acestea împiedică conducerea căldurii și a curentului și au rezistență și durabilitate ridicate, astfel încât sunt utilizate pe scară largă.
3. Material de schimbare de fază
Materialul cu schimbare de fază este o substanță care poate absorbi și elibera o cantitate mare de energie termică, ceea ce îl face utilizat pe scară largă în gestionarea termică a bateriei de putere. Utilizarea materialului cu schimbare de fază poate reduce temperatura de vârf a suprafeței bateriei în timpul încărcării și descărcării, îmbunătățind astfel durata de viață a bateriei. Acest lucru se datorează faptului că punctul de topire al materialului de schimbare de fază este de obicei foarte stabil, astfel încât atunci când încărcarea sau descărcarea atinge o anumită temperatură, materialul de schimbare de fază va absorbi o cantitate mare de energie termică, menținând astfel starea stabilă a temperaturii suprafeței bateriei.
În prezent, materialele cu schimbare de fază sunt împărțite în principal în două tipuri: material organic cu schimbare de fază și material anorganic cu schimbare de fază. Materialul organic cu schimbare de fază este utilizat în principal în intervalul de temperatură scăzută și are un grad ridicat de puritate, dar absorbția și eliberarea căldurii sunt relativ lente. Materialul anorganic cu schimbare de fază absoarbe și eliberează căldură mai repede, dar problemele de topire ușoară la temperatură ridicată și toxicitate limitează, de asemenea, domeniul de aplicare.
