Toepassing van thermische beheermaterialen voor energiebatterijen in nieuwe energievoertuigen
Thermisch beheer van powerbatterijen is een belangrijke technologie op het gebied van lithium-ionbatterijen. Het belangrijkste doel is om ervoor te zorgen dat de temperatuur van de batterij binnen een veilig bereik blijft tijdens gebruik en opladen, terwijl de energiedichtheid en levensduur van de batterij worden verbeterd. Thermisch beheermaterialen zijn een onmisbare technische ondersteuning om dit doel te bereiken. Hierna zal ik u kennis laten maken met de toepassing en analyse van thermisch beheermaterialen voor powerbatterijen.
1. Thermisch geleidende materialen
Warmtegeleiding is het meest fundamentele probleem in thermisch beheer van powerbatterijen, en thermisch geleidende materialen spelen een belangrijke rol in dit proces. Momenteel zijn er twee hoofdtypen thermisch geleidende materialen die worden gebruikt in powerbatterijen: thermisch geleidende pasta en thermisch geleidende plaat.
Thermisch geleidende pasta is een thermisch geleidend materiaal dat warmte van hoge temperatuur naar lage temperatuur overbrengt en wordt vaak gebruikt op het contactoppervlak tussen de batterij en de radiator. De thermische geleidbaarheid van thermisch geleidende pasta ligt meestal tussen 1-8 W/mK. Thermisch geleidende pasta kan worden bereid met behulp van diamantdeeltjes, siliciumnitride en andere thermisch geleidende deeltjes als dragers. Omdat thermisch geleidende pasta kleine openingen en scheuren kan opvullen, wordt het veel gebruikt in het thermische beheer van powerbatterijen.
Thermisch geleidende plaat is een materiaal dat warmte gelijkmatig overdraagt van het oppervlak van de batterij naar de nabijgelegen radiator. Thermisch geleidende platen zijn meestal gemaakt van koper of aluminium en hun thermische geleidbaarheid is ongeveer 200 W/mK. Het gebruik van thermisch geleidende platen kan de radiator en het batterijoppervlak gelijkmatiger koelen en de adsorptie van de radiator aan de batterij verbeteren om te voorkomen dat deze eraf valt door trillingen.
2. Thermisch barrièremateriaal
Thermische barrièremateriaal is een materiaal dat de warmtestroom kan vertragen. Het wordt vaak gebruikt in batterijmodules en geïnstalleerd tussen batterijcellen en radiatoren om temperatuurgradiënten te verminderen, de oppervlaktetemperaturen van de batterij te verlagen en de veiligheid van de batterij te vergroten. De thermische geleidbaarheid van thermische isolatiematerialen ligt meestal tussen 0.2-0.35 W/mK en is eenvoudig te verwerken en te vormen.
Er zijn twee hoofdtypen thermische barrièrematerialen: isolerende thermische isolatiematerialen en samengestelde thermische isolatiematerialen. Isolerende thermische isolatiematerialen worden voornamelijk gebruikt om de oppervlaktetemperatuur van batterijen te verlagen en worden tussen batterijcellen en radiatoren geïnstalleerd. Hun belangrijkste grondstoffen zijn glasvezel, keramiek, enz. Samengestelde thermische isolatiematerialen zijn een combinatie van meerdere prestatiematerialen, zoals nanosiliciumdioxide en polymeren. Ze voorkomen de geleiding van warmte en stroom en hebben een hoge sterkte en duurzaamheid, waardoor ze veel worden gebruikt.
3. Faseveranderingsmateriaal
Phase change material is een substantie die een grote hoeveelheid warmte-energie kan absorberen en vrijgeven, waardoor het veel wordt gebruikt in het thermisch beheer van powerbatterijen. Het gebruik van phase change material kan de piekoppervlaktetemperatuur van de batterij verlagen tijdens het opladen en ontladen, waardoor de levensduur van de batterij wordt verbeterd. Dit komt doordat het smeltpunt van phase change material doorgaans zeer stabiel is, dus wanneer het opladen of ontladen een bepaalde temperatuur bereikt, zal het phase change material een grote hoeveelheid warmte-energie absorberen, waardoor de stabiele toestand van de oppervlaktetemperatuur van de batterij behouden blijft.
Momenteel worden faseveranderingsmaterialen voornamelijk verdeeld in twee typen: organisch faseveranderingsmateriaal en anorganisch faseveranderingsmateriaal. Organisch faseveranderingsmateriaal wordt voornamelijk gebruikt in een laag temperatuurbereik en heeft een hoge mate van zuiverheid, maar de absorptie en afgifte van warmte is relatief langzaam. Anorganisch faseveranderingsmateriaal absorbeert en geeft warmte sneller af, maar de problemen van gemakkelijk smelten bij hoge temperaturen en toxiciteit beperken ook het toepassingsbereik.
