Arka plan

Bir modülün termal yayılımı aşağıdaki aşamalardan geçer: Hücre termal kötüye kullanımından sonra ısı birikimi, hücre termal kaçak ve ardından modül termal kaçak.Tek bir hücreden gelen termal kaçış etkili değildir;ancak ısı diğer hücrelere yayıldığında, yayılma bir domino etkisine neden olacak ve tüm modülün ısıl akışına yol açarak büyük miktarda enerji açığa çıkaracaktır.Şekil 1göstermekBu termal kaçak testinin sonucudur.Karşı konulmaz yayılma nedeniyle modül yanıyor.

Bir hücrenin içindeki ısı iletkenliği farklı yönlere göre farklı olacaktır.Isı iletkenlik katsayısı yönde daha yüksek olacaktır.paralelbir hücrenin rulo çekirdeği ile;rulo çekirdeğine dikey olan yön ise daha düşük iletkenliğe sahiptir.Bu nedenle hücreler arasında bir yandan diğer yana termal yayılma, sekmelerden hücrelere olduğundan daha hızlıdır.Bu nedenle yayılma, tek boyutlu bir yayılma olarak görülebilir.Pil modülleri daha yüksek enerji yoğunluğu için tasarlandığından, hücreler arasındaki boşluk küçülüyor ve bu da termal yayılımı kötüleştiriyor.Bu nedenle modüldeki ısının yayılmasının bastırılması veya engellenmesi bir önlem olarak değerlendirilecektir.etkiTehlikeleri azaltmanın etkili bir yolu. 

Bir modüldeki termal kaçakları bastırmanın yolu

Termal kaçakları aktif veya pasif olarak dizginleyebiliriz.

Aktif bastırma

Aktif termal yayılma bastırma çoğunlukla aşağıdaki gibi termal yönetim sistemine dayanır:

1) Soğutma borularını modülün altına veya iç tarafına yerleştirin ve soğutma sıvısıyla doldurun.Soğutma sıvısının akışı yayılmayı etkili bir şekilde azaltabilir.

2) Modülün üstüne yangın söndürme borularını yerleştirin.Termal kaçak olduğunda, aküden salınan yüksek sıcaklıktaki gaz, yayılmayı önlemek için boruların yangın söndürücüyü püskürtmesini tetikleyecektir.

Ancak termal yönetim ekstra bileşenler gerektirir, bu da daha yüksek maliyete ve daha düşük enerji yoğunluğuna yol açar.Yönetim sisteminin yürürlüğe girmeme olasılığı da vardır.

Pasif bastırma

Pasif bastırma, termal kaçak hücreler ve normal hücreler arasındaki adyabatik malzeme yoluyla yayılmayı engelleyerek çalışır.

Normalde malzemenin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

1. Düşük ısı iletkenliği.Bu, ısının yayılma hızını azaltmak içindir.
2. Yüksek sıcaklık dayanımı.Malzeme yüksek sıcaklıkta çözülmemeli ve termal direnç özelliğini kaybetmemelidir.
3. Düşük yoğunluklu.Bunun amacı hacim-enerji oranının ve kütle-enerji oranının etkisini azaltmaktır.

İdeal malzeme bu arada ısının yayılmasını engellemenin yanı sıra ısıyı da emebilir.

Malzeme analizi

• Aerojel

Aerojel “en hafif ısı yalıtım malzemesi” olarak adlandırılmaktadır.Isı yalıtımında iyi performans gösterir ve hafiftir.Termal yayılma koruması için pil modülünde yaygın olarak kullanılır.Silikon dioksit aerojel, aerojel, cam elyaf aerojel ve önceden oksitlenmiş elyaf gibi birçok aerojel türü vardır.Farklı malzemelerden oluşan aerojel ısı yalıtım katmanının termal kaçak üzerinde çeşitli etkileri vardır.Bunun nedeni, mikro yapısıyla büyük ölçüde ilişkili olan ısıl iletkenlik katsayısının çeşitliliğidir.Şekil 2'de farklı malzemelerin yanık öncesi ve sonrası SEM görünümü gösterilmektedir.

Araştırmalar, fiber ısı yalıtımının fiyatının daha düşük olmasına rağmen, ısı yayılımını engelleme performansının aerojel malzemeye göre daha kötü olduğunu gösteriyor.Farklı aerojel malzemeleri arasında, önceden oksitlenmiş fiber aerojel, yanma sonrasında yapıyı koruduğu için en iyi performansı gösterir.Seramik elyaf aerojel ısı yalıtımında da iyi performans gösterir.

• Faz değiştiren malzeme

Faz değiştiren malzeme aynı zamanda ısıyı depoladığı için termal kaçak yayılımını bastırmak için de yaygın olarak kullanılır.Balmumu, sabit faz değişim sıcaklığına sahip yaygın bir PCM'dir.Termal sırasındaKaçmak, ısı büyük ölçüde açığa çıkar.Bu nedenle PCM'nin yüksek olması gerekirverimısıyı absorbe etme özelliği.Bununla birlikte, balmumunun ısı iletkenliği düşüktür ve bu da ısı emilimini etkileyecektir.Performansını artırmak için araştırmacılar balmumunu diğer malzemelerle birleştirmeye çalışıyor; örneğin metal parçacık eklemek, PCM'yi yüklemek için metal köpük kullanmak,grafit, karbon nano tüp veya genişletilmiş grafit vb. Genişletilmiş grafit ayrıca termal kaçağın neden olduğu alevi de sınırlayabilir.

Hidrofilik polimer aynı zamanda termal pisti sınırlamak için bir tür PCM'dir.Yaygın hidrofilik polimer malzemeler şunlardır: kolloidal silikon dioksit, doymuş kalsiyum klorür çözeltisi,Tetraetil fosfat, tetrafenil hidrojen fosfat, Ssodyum poliakrilat, vesaire.

•  Hibrit malzeme

Yalnızca aerojele güvenirsek termal kaçak dizginlenemez.Başarıylayalıtmakısıyı artırmak için aerojeli PCM ile birleştirmemiz gerekiyor.

Hibrit malzemenin yanı sıra farklı yönlerde çeşitli ısıl iletkenlik katsayılarına sahip çok katmanlı malzeme de üretebiliyoruz.Modülden ısıyı iletmek için yüksek ısı iletkenliğine sahip malzeme kullanabilir ve ısının yayılmasını kısıtlamak için hücreler arasına ısı yalıtım malzemesi koyabiliriz.

Çözüm

Termal kaçak yayılımını kontrol etmek karmaşık bir konudur.Bazı üreticiler ısının yayılmasını engellemek için bazı çözümler ürettiler ancak maliyeti ve enerji yoğunluğu üzerindeki etkisini azaltmak için hala yeni bir şeyler arıyorlar.Halen en son araştırmalara odaklanıyoruz.hayır“süper malzeme” Bu, termal kaçağı tamamen engelleyebilir.En iyi çözümleri elde etmek için birçok deney yapılması gerekir.