Agtergrond

Die termiese voortplanting van 'n module ervaar die volgende stadiums: Hitte-akkumulasie na seltermiese misbruik, seltermiese weghol en dan module termiese weghol. Termiese weghol van 'n enkele sel is nie invloedryk nie; wanneer die hitte egter na ander selle versprei, sal die voortplanting 'n domino-effek veroorsaak, wat lei tot die termiese weghol van die hele module, wat massiewe energie vrystel. Figuur 1wyss die resultaat van termiese weghol toets. Die module is aan die brand as gevolg van onweerstaanbare voortplanting.

Die hittegeleiding binne 'n sel sal verskil volgens verskillende rigtings. Die koëffisiënt van hittegeleiding sal hoër wees in die rigtingparallelmet die rolkern van 'n sel; terwyl die rigting wat vertikaal na die rolkern is, laer geleidingsvermoë het. Daarom is termiese verspreiding van kant tot kant tussen selle vinniger as wat dit deur oortjies na selle doen. Daarom kan die voortplanting gesien word as 'n een-dimensie voortplanting. Aangesien batterymodules vir hoër energiedigtheid ontwerp is, word die spasie tussen selle kleiner, wat termiese voortplanting sal vererger. Daarom sal die onderdrukking of blokkering van die verspreiding van hitte in die module beskou word as 'neffekive manier om gevare te verminder. 

Die manier om termiese weghol in 'n module te onderdruk

Ons kan termiese weghol aktief of passief in bedwang hou.

Aktiewe onderdruk

Aktiewe termiese verspreiding onderdrukking is meestal gebaseer op termiese bestuurstelsel, soos:

1) Sit verkoelingspype aan die onderkant of die binnekant van 'n module, en vul met koelvloeistof. Die vloei van koelvloeistof kan die voortplanting effektief verminder.

2) Stel brandbluspype bo-op 'n module op. Wanneer daar termiese weghol is, sal die hoë temperatuur gas wat uit die battery vrygestel word die pype veroorsaak om blusmiddel uit te spuit om voortplanting te onderdruk.

'n Termiese bestuur vereis egter ekstra komponente, wat lei tot hoër koste en laer energiedigtheid. Daar is ook moontlikheid dat die bestuurstelsel dalk nie in werking tree nie.

Passiewe onderdrukking

Passiewe onderdrukking werk deur voortplanting deur adiabatiese materiaal tussen termiese wegholselle en normale selle te blokkeer.

Normaalweg moet die materiaal voorkom in:

1. Lae termiese geleidingsvermoë. Dit is om die spoed van hitteverspreiding te verlaag.
2. Hoë temperatuur weerstand. Die materiaal moet nie onder hoë temperatuur oplos nie en die vermoë van termiese weerstand verloor.
3. Lae digtheid. Dit is om die invloed van volume-energietempo en massa-energietempo te verlaag.

Die ideale materiaal kan intussen die hitteverspreiding blokkeer asook die hitte absorbeer.

Analise op materiaal

• Aerogel

Aerogel word as "die ligste hitte-isolasiemateriaal" genoem. Dit word goed uitgevoer in hitte-isolasie en weeg lig. Dit word wyd gebruik in battery module vir termiese voortplanting beskerming. Daar is baie soorte aerogel, soos silikondioksied aerogel, aerogel, glasvesel aerogel en vooraf geoksideerde vesel. Aerogel hitte-isolasie laag van verskillende materiale het verskillende impak op termiese weghol. Dit is omdat die verskeidenheid van termiese geleidingsvermoë koëffisiënt, wat hoogs verwant is aan sy mikro struktuur. Figuur 2 toon SEM-voorkoms van verskillende materiaal voor en na brand.

Navorsing toon dat alhoewel veselhitte-isolasie laer is in prys, die werkverrigting om hitte-voortplanting te blokkeer slegter is as aerogelmateriaal. Onder verskillende soorte aerogel-materiale presteer vooraf geoksideerde aerogel-vesel die beste, aangesien dit die struktuur na brand behou. Keramiekvesel-aerogel presteer ook goed in hitte-isolasie.

• Faseveranderingsmateriaal

Faseveranderingsmateriaal word ook wyd gebruik om termiese wegholvoortplanting te onderdruk weens die stoor van hitte. Was is 'n algemene PCM, met 'n stabiele faseveranderingstemperatuur. Tydens termieseweghol, hitte word massief vrygestel. Daarom moet PCM hoog weesprestasievan hitte absorbeer. Was het egter 'n lae hittegeleiding, wat hitte-absorbering sal beïnvloed. Om sy werkverrigting te bevorder, probeer navorsers om was met ander materiale te kombineer, soos om metaaldeeltjies by te voeg, metaalskuim te gebruik om PCM te laai, by te voeggrafiet, koolstofnanobuis of uitgebreide grafiet, ens. Uitgebreide grafiet kan ook die vlam wat deur termiese weghol veroorsaak word, beperk.

Hidrofiliese polimeer is ook 'n soort PCM om termiese aanloopbaan te beperk. Algemene hidrofiliese polimeermateriale is: kolloïdale silikondioksied, versadigde kalsiumchloriedoplossing,Tetraëtielfosfaat, tetrafeniel waterstoffosfaat, sodium poliakrilaat, ens.

•  Hibried materiaal

Termiese weghol kan nie beperk word as ons net op aerogel staatmaak nie. Om suksesvolisoleerdie hitte, moet ons die aerogel met PCM kombineer.

Benewens die hibriede materiaal, kan ons ook multi-laag materiaal bou met verskeie termiese geleidingsvermoë koëffisiënte in verskillende rigtings. Ons kan materiaal met 'n hoë termiese geleidingsvermoë gebruik om die hitte uit die module te lei, en hitte-isolasiemateriaal tussen selle plaas om termiese voortplanting te beperk.

Gevolgtrekking

Om termiese wegholvoortplanting te beheer is 'n ingewikkelde onderwerp. Sommige vervaardigers het 'n paar oplossings gemaak om die hitteverspreiding te onderdruk, maar hulle soek steeds na iets nuuts om die koste en die invloed op energiedigtheid te verlaag. Ons fokus steeds op die jongste navorsing. Daar is geen“super materiaal” wat termiese weghol heeltemal kan blokkeer. Dit verg baie eksperimente om die beste oplossings te kry.