Νέα ενεργειακά οχήματα με θερμικά αγώγιμο πυρίτιο και ισχύ μπαταρίας.

Το θερμικά αγώγιμο γέλη πυριτίου χρησιμοποιείται ευρέως ως προηγμένο σύνθετο υλικό με εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα σε νέα ενεργειακά οχήματα, που χρησιμεύει και ως υλικό ψύξης κινητήρα και ως στεγανοποιητικό. Το θερμοαγώγιμο σφραγιστικό με εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα διατίθεται ως ένα μόνο συστατικό. Δείτε το σχήμα για το έτοιμο φύλλο θερμικού αγωγού πυριτικής γέλης. 1. Θερμικά αγώγιμο πυρίτιο μπορεί να δημιουργηθεί μέσω αντιδράσεων συμπύκνωσης με υγρασία που υπάρχει στην ατμόσφαιρα, παράγοντας χαμηλές μοριακές απελευθερώσεις, σταυροδεσμούς, σκλήρυνση και ελαστομερή υψηλής απόδοσης με εξαιρετικές ιδιότητες φυσικής και θερμικής αντοχής. Το θερμοαγώγιμο πυρίτιο έχει επίσης εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες. Το θερμικά αγώγιμο πυρίτιο προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως ηλεκτρική μόνωση, αντοχή στη γήρανση και χημική σταθερότητα. Επιπλέον, το θερμικά αγώγιμο πυρίτιο έχει ισχυρή πρόσφυση με μέταλλα και μη μεταλλικά για καλύτερη πρόσφυση - αυτές οι ιδιότητες επιτρέπουν στο θερμικά αγώγιμο πυρίτιο να έχει εφαρμογές σε πολλά πεδία. Ο πίνακας 117 περιέχει όλες τις σχετικές παραμέτρους. Το θερμικά αγώγιμο πυρίτιο παίζει αναπόσπαστο ρόλο στη βελτίωση της εμβέλειας και της ασφάλειας για οχήματα νέας ενέργειας.

 Τα συστήματα μπαταριών σε αυτά τα αυτοκίνητα περιλαμβάνουν συνήθως οξείδιο σιδήρου λιθίου, διοξείδιο του μαγγανίου λιθίου, τριμερείς μπαταρίες και κυψέλες καυσίμου - με το θερμικό αγώγιμο πυρίτιο να παίζει ουσιαστικό ρόλο. Η αντοχή του οχήματος μπορεί να επηρεαστεί από τον αριθμό των κυττάρων που υπάρχουν. Καθώς προστίθενται περισσότερες μπαταρίες, η απόσταση τους γίνεται πιο κοντά. Ωστόσο, τα στοιχεία της μπαταρίας παράγουν σημαντική θερμότητα κατά τη διάρκεια των κύκλων εκφόρτισης ή φόρτισης. Ατυχήματα όπως πυρκαγιές ή βραχυκυκλώματα στις κυψέλες της μπαταρίας μπορεί να προκύψουν όταν η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί αποτελεσματικά. Θερμοαγώγιμο πυρίτιο, ένα ελαστικό υλικό που έχει σχεδιαστεί για να γεμίζει γρήγορα τα κενά της κυψέλης και να μεταφέρει τη θερμότητά του αποτελεσματικά είτε προς έναν εξωτερικό χώρο ψύξης είτε έξω από την μπροστινή πόρτα. Η ασφάλεια του συστήματος διασφαλίζεται μέσω αυτού του μέτρου, ενώ εκμεταλλεύεται την ύπαρξη περισσότερων μπαταριών για τη μεγιστοποίηση των οφελών και την επέκταση της αντοχής τους σε νέα ενεργειακά οχήματα. Το θερμικά αγώγιμο πυρίτιο λειτουργεί ως γέφυρα μεταφοράς θερμότητας όταν πρόκειται για διάφορες μεθόδους ψύξης. Οι ζώνες απαγωγής θερμότητας παίζουν καθοριστικό ρόλο στην αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας από τις κυψέλες στις ζώνες απαγωγής θερμότητας, με μονωτικές ιδιότητες που παρέχουν προστασία από υψηλές τάσεις που προκαλούνται από υπερβολική κατανάλωση ρεύματος στις κυψέλες της μπαταρίας, διατηρώντας την κανονική λειτουργία του συστήματος και αποφεύγοντας σφάλματα όπως βραχυκυκλώματα.

Η θεωρία της παραγωγής θερμότητας μπαταρίας

Η απόδοση θερμικής διαχείρισης για μπαταρίες οχημάτων που χρησιμοποιούν σύνθετη θερμικά αγώγιμη πλάκα γέλης πυριτίου (CSGP) σε συνδυασμό με ψύξη αέρα είναι βελτιστοποιημένη.

Η προηγούμενη ενότητα παρείχε μια εισαγωγή στα BTM και τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται για οχήματα νέας ενέργειας. Όπως συμβαίνει με κάθε μπαταρία, η θερμοκρασία της μπορεί να αυξηθεί κατά τη φόρτιση/εκφόρτιση ή την έκθεση στο ηλιακό φως. Η διάρκεια ζωής και η ασφάλεια της μπαταρίας μπορεί να τεθούν σε κίνδυνο όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της, οδηγώντας ενδεχομένως σε θερμική διαρροή. Η αποτυχία ελέγχου αυτού του εύρους με ακρίβεια δημιουργεί κινδύνους για την ασφάλεια. Καθώς η φόρτιση και η εκφόρτιση δημιουργούν σημαντική παραγωγή θερμότητας, η ανώτερη θερμική αγωγιμότητα, η απαγωγή θερμότητας και η απόδοση του CSGP χρησιμοποιούνται για την αφαίρεσή του μέσω της τεχνολογίας ψύξης αέρα. Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε το CSGP σε συνδυασμό με την ψύξη αέρα ως στρατηγική θερμικής διαχείρισης για τις μπαταρίες αυτοκινήτων.

Ως μέρος ενός πειράματος, είναι επίσης ζωτικής σημασίας να έχετε κατά νου τη θερμική αντίσταση μεταξύ του CSGP και του σώματος της μπαταρίας. Η θερμική αντίσταση παίζει αναπόσπαστο ρόλο στην αγωγιμότητα της θερμότητας που επηρεάζει την κατανομή της θερμοκρασίας εντός των μονάδων μπαταρίας καθώς και την απαγωγή θερμότητας. Το CSGP είναι ένας εξαιρετικός θερμικός αγωγός, αλλά παραμένει κάποια θερμική αντίσταση μεταξύ αυτού και των μονάδων μπαταρίας, η οποία μπορεί να επηρεάσει τα πειραματικά αποτελέσματα. Αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε στη διερεύνηση του πόσο καλά απέδωσε το CSGP για την απαγωγή θερμότητας εντός των μονάδων μπαταρίας. Αυτό το πείραμα δεν διερεύνησε πλήρως καμία θερμική αντίσταση μεταξύ των μονάδων μπαταρίας και του CSGP, καθώς ο στόχος είναι να μετρήσει τις δυνατότητές του στη διάχυση θερμότητας και να βελτιώσει τη ρύθμιση της θερμοκρασίας κατά την εκφόρτιση σε υψηλούς ρυθμούς.

Το σχήμα απεικονίζει το συγκρότημα πλατφόρμας που χρησιμοποιείται σε πειραματικές δοκιμές. 7. Ξεχωριστές μονάδες μπαταρίας εξοπλισμένες με συστήματα ψύξης τοποθετούνται σε θερμοκοιτίδα. Αυτές οι μονάδες μπαταρίας πρέπει να παραμείνουν ακριβώς στους 40 degC κατά τη διάρκεια όλων των πειραμάτων τους για καλύτερα αποτελέσματα. Τα κοινά περιβάλλοντα δοκιμής μπαταρίας κυμαίνονται μεταξύ 0-40 degC. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει μεταξύ 0 και 40 degC, η απόδοσή του μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά, μειώνοντας σημαντικά την ικανότητα εκφόρτισης και επηρεάζοντας τη συνολική απόδοση της μπαταρίας. Για να διασφαλιστεί η ακρίβεια, οι μονάδες μπαταρίας θα επωαστούν για δύο ώρες για να σταθεροποιήσουν τη θερμοκρασία πριν φορτιστούν και αποφορτιστούν μέσω ενός συστήματος δοκιμής μπαταρίας. Τα θερμοστοιχεία τύπου T έχουν ένα άκρο προσαρτημένο σε μια επιφάνεια και ένα συνδεδεμένο σε ένα όργανο Agilent για έλεγχο θερμοκρασίας, επιτρέποντάς του να καταγράφει τις θερμοκρασίες της μονάδας κάθε δύο δευτερόλεπτα. Οι ανεμιστήρες παρέχουν επίσης εξαναγκασμένη ροή αέρα πάνω από σύνθετες θερμικά αγώγιμες μονάδες ψύξης με πλάκα πηκτής πυριτίου (CSGPFC). Τα τροφοδοτικά συνεχούς ρεύματος παρέχουν ενέργεια για αυτή τη λειτουργία. Για να διασφαλιστεί η ακρίβεια, είναι σημαντικό να αξιολογηθεί η εσωτερική αντίσταση κάθε μπαταρίας καθώς και η καμπύλη φόρτισης-εκφόρτισης, η εκφόρτιση και η φόρτιση κάθε μπαταρίας πριν από τη διεξαγωγή πειραμάτων με αυτές. Η μονάδα μπαταρίας μας χρησιμοποιεί κυψέλες με αντίστοιχες αντιστάσεις. Πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο να διασφαλιστεί ότι όλες οι μπαταρίες τους έχουν ίση κατάσταση φόρτισης.