Fundal

Propagarea termică a unui modul experimentează următoarele etape: Acumularea de căldură după abuzul termic al celulei, evadarea termică a celulei și apoi evacuarea termică a modulului. Evacuarea termică dintr-o singură celulă nu are influență; cu toate acestea, atunci când căldura se răspândește la alte celule, propagarea va provoca un efect de domino, ducând la fuga termică a întregului modul, eliberând energie masivă. Figura 1spectacoleste rezultatul testului de fugă termică. Modulul este în flăcări din cauza propagării irezistibile.

Conductivitatea termică în interiorul unei celule va fi diferită în funcție de direcții diferite. Coeficientul de conductivitate termică va fi mai mare în direcțieparalelcu miezul rulou al unei celule; în timp ce direcția care este verticală față de miezul rolei are o conductivitate mai mică. Prin urmare, răspândirea termică dintr-o parte în alta între celule este mai rapidă decât o face prin file la celule. Prin urmare, propagarea poate fi văzută ca o propagare unidimensională. Pe măsură ce modulele bateriei sunt proiectate pentru o densitate de energie mai mare, spațiul dintre celule devine mai mic, ceea ce va înrăutăți propagarea termică. Prin urmare, suprimarea sau blocarea răspândirii căldurii în modul va fi considerată ca unefecto modalitate de a reduce pericolele. 

Modul de a suprima evadarea termică într-un modul

Putem reține fuga termică activ sau pasiv.

Suprimarea activă

Suprimarea activă a răspândirii termice se bazează în principal pe un sistem de management termic, cum ar fi:

1) Așezați conductele de răcire pe partea inferioară sau pe părțile interioare ale unui modul și umpleți cu lichid de răcire. Curgerea lichidului de răcire poate reduce efectiv propagarea.

2) Instalați conducte de stingere a incendiilor pe partea de sus a unui modul. Când există evadare termică, gazul la temperatură ridicată eliberat din baterie va declanșa conductele să pulverizeze agent de stingere pentru a suprima propagarea.

Cu toate acestea, un management termic necesită componente suplimentare, conduc la costuri mai mari și la o densitate energetică mai mică. Există, de asemenea, posibilitatea ca sistemul de management să nu intre în vigoare.

Suprimarea pasivă

Suprimarea pasivă funcționează prin blocarea propagării prin materialul adiabatic între celulele termice evaporate și celulele normale.

În mod normal, materialul ar trebui să apară în:

1. Conductivitate termică scăzută. Aceasta este pentru a reduce viteza de răspândire a căldurii.
2. Rezistență la temperaturi ridicate. Materialul nu trebuie să se dizolve la temperaturi ridicate și să-și piardă capacitatea de rezistență termică.
3. Densitate scăzută. Aceasta este pentru a reduce influența ratei volum-energie și a ratei masă-energie.

Materialul ideal poate bloca răspândirea căldurii și poate absorbi căldura.

Analiza pe material

• Aerogel

Aerogelul este numit „cel mai ușor material termoizolant”. Este bine realizat în izolare termică și cântărește ușor. Este utilizat pe scară largă în modulul bateriei pentru protecția împotriva propagarii termice. Există multe tipuri de aerogel, cum ar fi aerogel cu dioxid de siliciu, aerogel, aerogel din fibră de sticlă și fibră pre-oxidată. Stratul de izolare termică cu aerogel din diferite materiale au un impact diferit asupra evadării termice. Acest lucru se datorează faptului că varietatea coeficientului de conductivitate termică, care este foarte legată de microstructura sa. Figura 2 prezintă aspectul SEM al diferitelor materiale înainte și după ardere.

Cercetările arată că, deși izolația termică cu fibre este mai mică ca preț, performanța de blocare a propagării căldurii este mai slabă decât materialul cu aerogel. Dintre diferitele tipuri de materiale aerogel, aerogelul din fibră pre-oxidată funcționează cel mai bine, deoarece menține structura după ardere. Aerogelul din fibră ceramică funcționează bine și în izolarea termică.

• Material de schimbare de fază

Materialul cu schimbare de fază este, de asemenea, utilizat pe scară largă pentru suprimarea propagării evazive termice datorită stocării de căldură. Ceara este un PCM obișnuit, cu temperatură de schimbare de fază stabilă. În timpul termicfugar, căldura este eliberată masiv. Prin urmare, PCM ar trebui să aibă un nivel ridicatperformanţăde absorbție a căldurii. Cu toate acestea, ceara are o conductivitate termică scăzută, ceea ce va influența absorbția căldurii. Pentru a-și promova performanța, cercetătorii încearcă să combine ceara cu alte materiale, cum ar fi adăugarea de particule de metal, utilizarea spumă metalică pentru a încărca PCM, adăugareagrafit, nano tub de carbon sau grafit expandat, etc. Grafitul expandat poate, de asemenea, reține flacăra cauzată de evadarea termică.

Polimerul hidrofil este, de asemenea, un fel de PCM pentru restrângerea pistei termice. Materialele polimerice hidrofile comune sunt: ​​dioxid de siliciu coloidal, soluție saturată de clorură de calciu,Fosfat de tetraetil, tetrafenil hidrogen fosfat, spoliacrilat de odiu, etc.

•  Material hibrid

Evadarea termică nu poate fi reținută dacă ne bazăm doar pe aerogel. Pentru a cu succesizolacăldura, trebuie să combinăm aerogelul cu PCM.

Pe lângă materialul hibrid, putem construi și material multistrat cu diferiți coeficienți de conductivitate termică în direcții diferite. Putem folosi material cu conductivitate termică ridicată pentru a conduce căldura din modul și pune material termoizolant între celule pentru a limita propagarea termică.

Concluzie

Controlul propagării termice evaporate este un subiect complicat. Unii producători au făcut niște soluții pentru a suprima răspândirea căldurii, dar încă caută ceva nou, pentru a reduce costul și influența asupra densității energetice. Încă ne concentrăm pe cele mai recente cercetări. Nu există„super material” care poate bloca total fuga termică. Este nevoie de multe experimente pentru a obține cele mai bune soluții.