مركبات الطاقة الجديدة تتميز بالسيليكا الموصلة حرارياً وطاقة البطارية.

يتم استخدام جل السيليكون الموصل حرارياً على نطاق واسع كمادة مركبة متقدمة ذات موصلية حرارية متميزة في مركبات الطاقة الجديدة، حيث يعمل كمادة تبريد للمحرك ومانع للتسرب. يأتي مانع التسرب الحراري ذو التوصيل الحراري الممتاز كمكون واحد. انظر الشكل للحصول على الصفيحة النهائية من الموصل الحراري من هلام السيليكا. 1. يمكن إنشاء السيليكا الموصلة حرارياً من خلال تفاعلات التكثيف مع الرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي، مما ينتج عنه إطلاقات جزيئية منخفضة، وتشابك، وعلاج، ومواد مطاطية عالية الأداء مع خصائص مقاومة فيزيائية وحرارية ممتازة. تتمتع السيليكا الموصلة للحرارة أيضًا بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة الممتازة. توفر السيليكا الموصلة حرارياً العديد من المزايا بما في ذلك العزل الكهربائي ومقاومة الشيخوخة والاستقرار الكيميائي. علاوة على ذلك، تتمتع السيليكا الموصلة للحرارة بقدرة التصاق قوية مع المعادن والمواد غير المعدنية على حد سواء من أجل التصاق أفضل - تسمح هذه الصفات للسيليكا الموصلة حراريًا بأن يكون لها تطبيقات في العديد من المجالات؛ يحتوي الجدول 117 على جميع المعلمات ذات الصلة. تلعب السيليكا الموصلة حراريًا دورًا أساسيًا في تحسين المدى والسلامة لمركبات الطاقة الجديدة.

 تشتمل أنظمة البطاريات في هذه السيارات عادةً على أكسيد الحديد الليثيوم وثاني أكسيد المنغنيز الليثيوم والبطاريات الثلاثية وخلايا الوقود - حيث تلعب السيليكا الموصلة للحرارة دورًا أساسيًا. يمكن أن تتأثر قدرة تحمل المركبة بعدد الخلايا الموجودة؛ ومع إضافة المزيد من البطاريات، يصبح التباعد بينها أقرب؛ ومع ذلك، تنتج خلايا البطارية حرارة كبيرة أثناء دورات التفريغ أو الشحن. قد تنشأ حوادث مثل الحرائق أو الدوائر القصيرة في خلايا البطارية عندما لا يمكن تبديد الحرارة بشكل فعال. السيليكا الموصلة للحرارة، وهي مادة مرنة مصممة لملء فجوات الخلايا بسرعة ونقل حرارتها بكفاءة نحو منطقة التبريد الخارجية أو خارج الباب الأمامي. ويتم ضمان سلامة النظام من خلال هذا الإجراء، مع الاستفادة من وجود المزيد من البطاريات لتحقيق أقصى قدر من الفوائد وزيادة قدرتها على التحمل في مركبات الطاقة الجديدة. تعمل السيليكا الموصلة حرارياً كجسر لنقل الحرارة عندما يتعلق الأمر بطرق التبريد المختلفة. تلعب مناطق تبديد الحرارة دورًا محوريًا في نقل الحرارة بكفاءة من الخلايا إلى مناطق تبديد الحرارة، مع خصائص العزل التي توفر الحماية من الفولتية العالية الناتجة عن الاستهلاك الزائد للتيار في خلايا البطارية، والحفاظ على التشغيل العادي للنظام، وتجنب الأعطال مثل الدوائر القصيرة.

نظرية توليد حرارة البطارية

تم تحسين أداء الإدارة الحرارية لبطاريات المركبات باستخدام لوح هلام السيليكا الموصل حراريًا (CSGP) المقترن بتبريد الهواء.

قدم القسم السابق مقدمة عن BTMs والبطاريات المستخدمة في مركبات الطاقة الجديدة. كما هو الحال مع أي بطارية، يمكن أن ترتفع درجة حرارتها أثناء الشحن/التفريغ أو التعرض لأشعة الشمس. يمكن أن يتعرض عمر البطارية وسلامتها للخطر عندما تتجاوز درجة الحرارة نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل، مما قد يؤدي إلى الانفلات الحراري. يؤدي الفشل في التحكم في هذا النطاق بدقة إلى حدوث مخاطر على السلامة. نظرًا لأن الشحن والتفريغ يؤديان إلى إنتاج حرارة كبيرة، يتم استخدام التوصيل الحراري الفائق وتبديد الحرارة والأداء الخاص بـ CSGP لإزالته عبر تقنية تبريد الهواء. سنستخدم هنا CSGP مع تبريد الهواء كاستراتيجية لإدارة الحرارة لبطاريات السيارات.

وكجزء من التجربة، من المهم أيضًا أن نأخذ في الاعتبار المقاومة الحرارية بين CSGP وجسم البطارية. تلعب المقاومة الحرارية دورًا أساسيًا في التوصيل الحراري الذي يؤثر على توزيع درجة الحرارة داخل وحدات البطارية بالإضافة إلى تبديد الحرارة. يعد CSGP موصلًا حراريًا ممتازًا، ولكن لا تزال هناك بعض المقاومة الحرارية بينه وبين وحدات البطارية، مما قد يؤثر على النتائج التجريبية. ركزت هذه الدراسة على استكشاف مدى جودة أداء CSGP لتبديد الحرارة داخل وحدات البطارية. لم تستكشف هذه التجربة بشكل كامل أي مقاومة حرارية بين وحدات البطارية وCSGP، حيث إن الهدف هو قياس إمكاناتها في تبديد الحرارة وتعزيز تنظيم درجة الحرارة عند التفريغ بمعدلات عالية.

يوضح الشكل مجموعة المنصة المستخدمة في الاختبارات التجريبية. 7. يتم وضع وحدات البطارية المنفصلة المجهزة بأنظمة التبريد في الحاضنة. يجب أن تظل وحدات البطارية هذه عند درجة حرارة 40 درجة مئوية بالضبط خلال جميع تجاربها للحصول على أفضل النتائج. تتراوح بيئات اختبار البطارية الشائعة بين 0-40 درجة مئوية. إذا انخفضت درجة الحرارة المحيطة بين 0 و40 درجة مئوية، فقد يتأثر أدائها سلبًا، مما يقلل من قدرة التفريغ بشكل كبير ويؤثر على الأداء العام للبطارية. ولضمان الدقة، سيتم احتضان وحدات البطارية لمدة ساعتين لتثبيت درجة الحرارة قبل شحنها وتفريغها عبر نظام اختبار البطارية. تحتوي المزدوجات الحرارية من النوع T على طرف متصل بالسطح وطرف متصل بأداة Agilent لفحص درجة الحرارة، مما يتيح لها تسجيل درجات حرارة الوحدة كل ثانيتين. توفر المراوح أيضًا تدفقًا قسريًا للهواء عبر وحدات التبريد القسري بلوحة جل السيليكون الموصلة حرارياً (CSGPFC)؛ توفر مصادر الطاقة ذات التيار المباشر الطاقة لهذه الوظيفة. لضمان الدقة، من المهم تقييم المقاومة الداخلية لكل بطارية بالإضافة إلى منحنى الشحن والتفريغ، وتفريغ وشحن كل بطارية قبل إجراء التجارب عليها. تستخدم وحدة البطارية لدينا خلايا ذات مقاومات متطابقة بشكل وثيق؛ ويجب إيلاء المزيد من الاهتمام لضمان أن تتمتع جميع بطارياتها بحالة شحن متساوية.