Hannergrond

D'thermesch Ausbreedung vun engem Modul erliewt folgend Etappen: Wärmeakkumulatioun nom thermesche Mëssbrauch vun Zellen, thermesch Oflaf vun Zellen an duerno thermesch Oflaf vum Modul. Thermal Oflaf vun enger eenzeger Zell ass net beaflosst; allerdéngs, wann d'Hëtzt op aner Zellen verbreet gëtt, wäert d'Verbreedung en Domino-Effekt verursaachen, wat zu der thermescher Laf vum ganze Modul féiert, massiv Energie erauszekréien. Figur 1weisens d'Resultat vun thermesch runaway Test. De Modul ass a Brand wéinst irresistibeler Ausbreedung.

D'Wärmeleitung bannent enger Zell wäert ënnerschiddlech sinn no verschiddene Richtungen. De Koeffizient vun der Wärmeleitung wäert méi héich an der Richtung sinnparallelmat der Rouleau Kär vun enger Zell; iwwerdeems d'Richtung déi vertikal op de Rouleau Kär huet manner Leit. Dofir ass d'thermesch Verbreedung vu Säit zu Säit tëscht Zellen méi séier wéi duerch Tabs zu Zellen. Dofir kann d'Verbreedung als eng eendimensional Ausbreedung gesi ginn. Well Batteriemoduler fir méi héich Energiedicht entworf sinn, gëtt de Raum tëscht Zellen méi kleng, wat d'thermesch Ausbreedung verschlechtert. Dofir gëtt d'Verbreedung vun der Hëtzt am Modul ënnerdrécken oder blockéieren als engEffektive Wee fir d'Risiken ze reduzéieren. 

De Wee fir thermesch Flucht an engem Modul z'ënnerdrécken

Mir kënnen thermesch Flucht aktiv oder passiv behalen.

Aktiv Ënnerdréckung

Aktiv thermesch Verbreedung Ënnerdréckung ass meeschtens baséiert op thermesch Gestioun System, wéi:

1) Setzt d'Kühlleitungen op ënnen oder op de banneschten Säiten vun engem Modul, a fëllt mat Killflëssegkeet. De Floss vu Killflëssegkeet kann d'Verbreedung effektiv reduzéieren.

2) Ariichten Feier Ausstierwen Päifen op der Spëtzt engem Modul. Wann et thermesch Flucht ass, wäert den Héichtemperaturgas, deen aus der Batterie fräigelooss gëtt, d'Päifen ausléisen fir Läschmëttel ze sprëtzen fir d'Verbreedung z'ënnerdrécken.

Wéi och ëmmer, eng thermesch Gestioun erfuerdert extra Komponenten, féiert zu méi héije Käschte a manner Energiedicht. Et gëtt och eng Méiglechkeet datt de Managementsystem net a Kraaft trieden.

Passiv Ënnerdréckung

Passiv Ënnerdréckung funktionnéiert andeems d'Verbreedung duerch adiabatescht Material tëscht thermesche Fluchzellen an normalen Zellen blockéiert.

Normalerweis soll d'Material an:

1. Niddereg thermesch Konduktivitéit. Dëst ass fir d'Geschwindegkeet vun der Hëtztverbreedung ze senken.
2. Héich Temperatur Resistenz. D'Material soll net ënner héijer Temperatur léisen an d'Fäegkeet vun der thermescher Resistenz verléieren.
3. Niddereg Dicht. Dëst ass fir den Afloss vum Volume-Energie-Taux a Mass-Energie-Taux ze reduzéieren.

Dat ideal Material kann mëttlerweil d'Hëtztverbreedung blockéieren an d'Hëtzt absorbéieren.

Analyse op Material

• Aerogel

Aerogel gëtt als "de liichste Wärmeisolatiounsmaterial" genannt. Et gëtt gutt an der Wärmeisolatioun gemaach a waacht Liicht. Et gëtt vill am Batteriemodul fir thermesch Ausbreedungsschutz benotzt. Et gi vill Aarte vun Aerogel, wéi Siliziumdioxid Aerogel, Aerogel, Glasfaser Aerogel a Pre-oxidéiert Faser. Aerogel Hëtzt Isolatioun Schicht vu verschiddene Materialien hunn verschidden Impakt op thermesch Laf. Dëst ass well d'Varietéit vun der thermescher Konduktivitéitskoeffizient, déi héich mat senger Mikrostruktur verbonnen ass. Figur 2 weist SEM Erscheinung vu verschiddene Material virun an no Verbrenne.

Fuerschung weist datt och wann d'Faser Wärmeisolatioun méi niddereg ass am Präis, d'Performance fir d'Hëtztverbreedung ze blockéieren ass méi schlecht wéi d'Airgelmaterial. Ënner verschidden Aarte vun Aerogel Materialien, pre-oxidéiert Faser Aerogel Leeschtunge am Beschten, well et d'Struktur hält nom Verbrenne. Keramikfaser Aerogel funktionnéiert och gutt an der Hëtztisolatioun.

• Phase änneren Material

Phase Ännerungsmaterial gëtt och wäit benotzt fir d'thermesch Ausbreedung ze ënnerdrécken wéinst senger Späicherhëtzt. Wax ass e gemeinsame PCM, mat enger stabiler Phaseännerungstemperatur. Während thermeschfortlafen, Hëtzt gëtt massiv fräigelooss. Dofir PCM soll héich hunnLeeschtungHëtzt absorbéieren. Wéi och ëmmer, Wachs huet eng niddreg Hëtztkonduktivitéit, wat d'Wärmeabsorbéierung beaflosst. Fir seng Leeschtung ze förderen, probéieren d'Fuerscher Wax mat anere Materialien ze kombinéieren, wéi d'Metallpartikel addéieren, Metallschaum benotzen fir PCM ze lueden, addéierengrafit, Kuelestoff Nano-Röhre oder erweidert Grafit, etc.. Erweidert Grafit kann och d'Flam behalen, déi duerch thermesch Flucht verursaacht gëtt.

Hydrophile Polymer ass och eng Aart PCM fir d'thermesch Pist ze behalen. Allgemeng hydrophile Polymermaterialien sinn: kolloidal Siliziumdioxid, gesättegt Kalziumchlorid Léisung,Tetraethylphosphat, tetraPhenyl Waasserstoffphosphat, sodium polyacrylat, etc.

•  Hybrid Material

Thermesch Flucht kann net behënnert ginn wa mir nëmmen op Aerogel vertrauen. Fir erfollegräichisoléierend'Hëtzt, mir mussen d'Aerogel mat PCM kombinéieren.

Nieft dem Hybridmaterial kënne mir och Multi-Layer Material mat verschiddenen thermesche Konduktivitéitskoeffizienten a verschiddene Richtungen konstruéieren. Mir kënnen héich thermesch Konduktivitéitsmaterial benotze fir d'Hëtzt aus dem Modul ze féieren, a Wärmeisolatiounsmaterial tëscht Zellen setzen fir thermesch Verbreedung ze beschränken.

Conclusioun

Fir d'thermesch Ausbreedung ze kontrolléieren ass e komplizéierte Thema. E puer Hiersteller hunn e puer Léisunge gemaach fir d'Hëtztverbreedung z'ënnerdrécken, awer si sichen nach ëmmer no eppes Neies, fir d'Käschte an den Afloss op d'Energiedicht ze reduzéieren. Mir konzentréieren eis nach ëmmer op déi lescht Fuerschung. Et gëtt keng"super Material" dat kann thermesch Flucht komplett blockéieren. Et erfuerdert vill Experimenter fir déi bescht Léisungen ze kréien.