Aplicació de materials de gestió tèrmica per a bateries d'energia en vehicles de nova energia
La gestió tèrmica de les bateries de potència és una tecnologia clau en el camp de les bateries d'ions de liti. El seu objectiu principal és garantir que la temperatura de la bateria estigui dins d'un rang segur durant l'ús i la càrrega, alhora que millora la densitat d'energia i la vida útil de la bateria. Els materials de gestió tèrmica són un suport tècnic indispensable per aconseguir aquest objectiu. A continuació, us presentaré l'aplicació i l'anàlisi de materials de gestió tèrmica per a bateries d'alimentació.
1. Materials conductors tèrmics
La conducció de calor és el problema més bàsic en la gestió tèrmica de les bateries d'energia, i els materials conductors tèrmics tenen un paper clau en aquest procés. Actualment, hi ha dos tipus principals de materials conductors tèrmics utilitzats a les bateries d'energia: pasta conductora tèrmica i làmina conductora tèrmica.
La pasta conductora tèrmica és un material conductor tèrmic que transfereix calor d'alta temperatura a baixa temperatura i s'utilitza sovint a la superfície de contacte entre la bateria i el radiador. La conductivitat tèrmica de la pasta conductora tèrmica sol estar entre 1-8 W/mK. La pasta conductora tèrmica es pot preparar utilitzant partícules de diamant, nitrur de silici i altres partícules conductores tèrmiques com a portadors. Com que la pasta conductora tèrmica pot omplir petits buits i esquerdes, s'ha utilitzat àmpliament en la gestió tèrmica de les bateries d'energia.
La làmina conductora tèrmica és un material que transfereix la calor de manera uniforme des de la superfície de la bateria al radiador proper. Les làmines conductores tèrmiques solen estar fetes de coure o alumini i la seva conductivitat tèrmica és d'uns 200 W/mK. L'ús de làmines conductores tèrmiques pot refredar el radiador i la superfície de la bateria de manera més uniforme i millorar l'adsorció del radiador a la bateria per evitar que caigui sota vibracions.
2. Material de barrera tèrmica
El material de barrera tèrmica és un material que pot frenar el flux de calor. Sovint s'utilitza dins dels mòduls de la bateria i s'instal·la entre les cèl·lules de la bateria i els radiadors per reduir els gradients de temperatura, reduir les temperatures de la superfície de la bateria i augmentar la seguretat de la bateria. La conductivitat tèrmica dels materials d'aïllament tèrmic sol estar entre 0.2-0,35 W/mK i és fàcil de processar i formar.
Hi ha dos tipus principals de materials de barrera tèrmica: materials d'aïllament tèrmic aïllants i materials d'aïllament tèrmic compostos. Els materials aïllants tèrmics s'utilitzen principalment per reduir la temperatura superficial de les bateries i s'instal·len entre les cèl·lules de la bateria i els radiadors. Les seves principals matèries primeres inclouen fibra de vidre, ceràmica, etc. Els materials d'aïllament tèrmic compostos són una combinació de materials de rendiment múltiples, com el diòxid de nanosilici i els polímers. Impedeixen la conducció de calor i corrent, i tenen una gran resistència i durabilitat, de manera que s'utilitzen àmpliament.
3. Material de canvi de fase
El material de canvi de fase és una substància que pot absorbir i alliberar una gran quantitat d'energia tèrmica, cosa que el fa molt utilitzat en la gestió tèrmica de la bateria d'energia. L'ús de material de canvi de fase pot reduir la temperatura màxima de la superfície de la bateria durant la càrrega i la descàrrega, millorant així la durada de la bateria. Això es deu al fet que el punt de fusió del material de canvi de fase sol ser molt estable, de manera que quan la càrrega o la descàrrega arriba a una temperatura determinada, el material de canvi de fase absorbirà una gran quantitat d'energia tèrmica, mantenint així l'estat estable de la temperatura de la superfície de la bateria.
Actualment, els materials de canvi de fase es divideixen principalment en dos tipus: material de canvi de fase orgànic i material de canvi de fase inorgànic. El material de canvi de fase orgànic s'utilitza principalment en un rang de temperatures baixes i té un alt grau de puresa, però l'absorció i l'alliberament de calor és relativament lenta. El material de canvi de fase inorgànic absorbeix i allibera calor més ràpidament, però els problemes de fusió fàcil a alta temperatura i toxicitat també limiten el seu rang d'aplicació.
