Sfondi

Përhapja termike e një moduli përjeton fazat e mëposhtme: Akumulimi i nxehtësisë pas abuzimit termik të qelizave, ikja termike e qelizës dhe më pas ikja termike e modulit. Ikja termike nga një qelizë e vetme nuk është me ndikim; megjithatë, kur nxehtësia përhapet në qelizat e tjera, përhapja do të shkaktojë një efekt domino, duke çuar në ikjen termike të të gjithë modulit, duke lëshuar energji masive. Figura 1tregojnës rezultati i testit termik të ikjes. Moduli është në zjarr për shkak të përhapjes së parezistueshme.

Përçueshmëria e nxehtësisë në brendësi të një qelize do të jetë e ndryshme sipas drejtimeve të ndryshme. Koeficienti i përçueshmërisë së nxehtësisë do të jetë më i lartë në drejtimparaleleme bërthamën e rrotullës së një qelize; ndërsa drejtimi që është vertikal me bërthamën e rrotullës ka përçueshmëri më të ulët. Prandaj, përhapja termike nga njëra anë në tjetrën ndërmjet qelizave është më e shpejtë sesa përmes skedave në qeliza. Prandaj, përhapja mund të shihet si një përhapje njëdimensionale. Meqenëse modulet e baterisë janë të dizajnuara për densitet më të lartë të energjisë, hapësira midis qelizave po bëhet më e vogël, gjë që do të përkeqësojë përhapjen termike. Prandaj, shtypja ose bllokimi i përhapjes së nxehtësisë në modul do të konsiderohet si njëefektnjë mënyrë për të ulur rreziqet. 

Mënyra për të shtypur arratisjen termike në një modul

Ne mund ta frenojmë arratisjen termike në mënyrë aktive ose pasive.

Shtypja aktive

Shtypja aktive e përhapjes termike bazohet kryesisht në sistemin e menaxhimit termik, si:

1) Vendosni tubat ftohës në fund ose në anët e brendshme të një moduli dhe mbushni me lëng ftohës. Rrjedhja e lëngut ftohës mund të zvogëlojë në mënyrë efektive përhapjen.

2) Vendosni tubat e shuarjes së zjarrit në krye të një moduli. Kur ka arratisje termike, gazi me temperaturë të lartë i lëshuar nga bateria do të shkaktojë që tubat të spërkasin zjarrfikësin për të shtypur përhapjen.

Megjithatë, një menaxhim termik kërkon komponentë shtesë, që çojnë në kosto më të lartë dhe densitet më të ulët të energjisë. Ekziston gjithashtu mundësia që sistemi i menaxhimit të mos hyjë në fuqi.

Shtypja pasive

Shtypja pasive funksionon duke bllokuar përhapjen përmes materialit adiabatik midis qelizave të arratisura termike dhe qelizave normale.

Zakonisht materiali duhet të përfshihet në:

1. Përçueshmëri e ulët termike. Kjo është për të ulur shpejtësinë e përhapjes së nxehtësisë.
2. Rezistencë ndaj temperaturës së lartë. Materiali nuk duhet të shpërndahet në temperaturë të lartë dhe të humbasë aftësinë e rezistencës termike.
3. Dendësi e ulët. Kjo është për të ulur ndikimin e shkallës së vëllimit-energjisë dhe shkallës së masës-energjisë.

Materiali ideal mund të bllokojë ndërkohë përhapjen e nxehtësisë si dhe të thithë nxehtësinë.

Analiza mbi materialin

• Aerogel

Airgel është quajtur si "materiali më i lehtë izolues i nxehtësisë". Është kryer mirë në izolimin e nxehtësisë dhe peshën e lehtë. Përdoret gjerësisht në modulin e baterisë për mbrojtjen e përhapjes termike. Ka shumë lloje të aerogelit, si aerogeli i dioksidit të silikonit, aerogeli, aerogeli me fibra qelqi dhe fibra e paraoksiduar. Shtresa izoluese e nxehtësisë së aerogelit të materialeve të ndryshme kanë ndikime të ndryshme në largimin termik. Kjo është për shkak të shumëllojshmërisë së koeficientit të përçueshmërisë termike, i cili lidhet shumë me mikro strukturën e tij. Figura 2 tregon pamjen SEM të materialit të ndryshëm para dhe pas djegies.

Hulumtimet tregojnë se megjithëse izolimi i nxehtësisë me fibra është më i ulët në çmim, performanca e bllokimit të përhapjes së nxehtësisë është më e keqe se materiali i aerogelit. Midis llojeve të ndryshme të materialeve airgel, airgel me fibër të paraoksiduar performon më së miri, pasi ruan strukturën pas djegies. Aeroxheli me fibra qeramike gjithashtu performon mirë në izolimin e nxehtësisë.

• Materiali i ndryshimit të fazës

Materiali i ndryshimit të fazës përdoret gjithashtu gjerësisht për të shtypur përhapjen e larguar termike për shkak të ruajtjes së nxehtësisë. Dylli është një PCM e zakonshme, me temperaturë të qëndrueshme të ndryshimit të fazës. Gjatë termikei arratisur, nxehtësia lirohet masivisht. Prandaj PCM duhet të ketë të lartëperformancëstë thithjes së nxehtësisë. Megjithatë, dylli ka përçueshmëri të ulët të nxehtësisë, gjë që do të ndikojë në thithjen e nxehtësisë. Për të promovuar performancën e tij, studiuesit përpiqen të kombinojnë dyllin me materiale të tjera, si shtimi i grimcave metalike, përdorimi i shkumës metalike për të ngarkuar PCM, shtimigrafit, nano tub karboni ose grafit i zgjeruar, etj. Grafiti i zgjeruar gjithashtu mund të frenojë flakën e shkaktuar nga largimi termik.

Polimeri hidrofil është gjithashtu një lloj PCM për frenimin e pistës termike. Materialet e zakonshme polimere hidrofile janë: dioksidi koloidal i silikonit, tretësira e ngopur e klorurit të kalciumit,Fosfat tetraetil, tetrafenil hidrogjen fosfat, spoliakrilat odium, etj.

•  Material hibrid

Ikja termike nuk mund të frenohet nëse mbështetemi vetëm në aerogel. Për me suksesizolojnëngrohjes, ne duhet të kombinojmë airgel me PCM.

Përveç materialit hibrid, mund të ndërtojmë edhe material shumështresor me koeficientë të ndryshëm të përcjellshmërisë termike në drejtime të ndryshme. Ne mund të përdorim material me përçueshmëri të lartë termike për të përcjellë nxehtësinë jashtë modulit dhe të vendosim materiale izoluese të nxehtësisë midis qelizave për të kufizuar përhapjen termike.

konkluzioni

Për të kontrolluar përhapjen e arratisur termike është një temë e ndërlikuar. Disa prodhues kanë bërë disa zgjidhje për të frenuar përhapjen e nxehtësisë, por ata janë ende në kërkim të diçkaje të re, në mënyrë që të ulin koston dhe ndikimin në densitetin e energjisë. Ne jemi ende të fokusuar në hulumtimet më të fundit. Nuk ka"super material” që mund të bllokojë totalisht arratisjen termike. Kërkon shumë eksperimente për të marrë zgjidhjet më të mira.