Véhicules à énergie nouvelle dotés de silice thermoconductrice et alimentés par batterie.

Le gel de silicium thermoconducteur est largement utilisé comme matériau composite avancé doté d'une conductivité thermique exceptionnelle dans les véhicules à énergie nouvelle, servant à la fois de matériau de refroidissement du moteur et de produit d'étanchéité. Le mastic thermoconducteur avec une excellente conductivité thermique se présente sous la forme d’un seul composant. Voir la figure pour la feuille finie de conducteur thermique en gel de silice. 1. La silice thermoconductrice peut être créée par des réactions de condensation avec l'humidité présente dans l'atmosphère, produisant des libérations de faibles poids moléculaires, une réticulation, un durcissement et des élastomères de haute performance dotés d'excellentes propriétés de résistance physique et thermique. La silice thermoconductrice possède également d’excellentes propriétés de résistance aux hautes et basses températures. La silice thermoconductrice offre de nombreux avantages, notamment l’isolation électrique, la résistance au vieillissement et la stabilité chimique. De plus, la silice thermoconductrice a une forte adhésion avec les métaux et les non-métalliques pour une meilleure adhérence - ces qualités permettent à la silice thermoconductrice d'avoir des applications dans de nombreux domaines ; le tableau 117 contient tous les paramètres pertinents. La silice thermoconductrice joue un rôle essentiel dans l’amélioration de l’autonomie et de la sécurité des véhicules à énergies nouvelles.

 Les systèmes de batteries de ces voitures comprennent généralement de l'oxyde de fer au lithium, du dioxyde de lithium et de manganèse, des batteries ternaires et des piles à combustible – la silice thermoconductrice jouant un rôle essentiel. L'endurance du véhicule peut être affectée par le nombre de cellules présentes ; à mesure que d'autres batteries sont ajoutées, leur espacement devient plus rapproché ; cependant, les cellules de batterie produisent une chaleur importante pendant les cycles de décharge ou de charge. Des accidents tels que des incendies ou des courts-circuits dans les cellules de la batterie peuvent survenir lorsque la chaleur ne peut pas être dissipée efficacement. Silice thermoconductrice, un matériau élastique conçu pour combler rapidement les lacunes des cellules et transférer efficacement sa chaleur vers une zone de refroidissement extérieure ou vers la porte d'entrée. La sécurité du système est assurée grâce à cette mesure, tout en profitant de disposer de plus de batteries pour maximiser les bénéfices et prolonger leur endurance sur les véhicules à énergies nouvelles. La silice thermiquement conductrice agit comme un pont de transfert de chaleur dans diverses méthodes de refroidissement. Les zones de dissipation thermique jouent un rôle central dans le transfert efficace de chaleur des cellules vers les zones de dissipation thermique, leurs propriétés d'isolation offrant une protection contre les hautes tensions provoquées par une consommation de courant excessive dans les cellules de la batterie, maintenant le fonctionnement normal du système et évitant les défauts tels que les courts-circuits.

La théorie de la génération de chaleur par batterie

Les performances de gestion thermique des batteries de véhicules utilisant une plaque composite de gel de silice thermoconductrice (CSGP) couplée à un refroidissement par air sont optimisées.

La section précédente fournissait une introduction aux BTM et aux batteries utilisées pour les véhicules à énergies nouvelles. Comme pour toute batterie, sa température peut augmenter pendant la charge/décharge ou l’exposition au soleil. La durée de vie et la sécurité de la batterie peuvent être compromises lorsque la température dépasse sa plage de température de fonctionnement optimale, entraînant potentiellement un emballement thermique. Ne pas contrôler cette plage avec précision crée des risques pour la sécurité. Étant donné que la charge et la décharge créent une production de chaleur substantielle, la conductivité thermique, la dissipation thermique et les performances supérieures du CSGP sont utilisées pour l'éliminer via la technologie de refroidissement par air. Ici, nous utiliserons le CSGP combiné au refroidissement par air comme stratégie de gestion thermique pour les batteries automobiles.

Dans le cadre d’une expérimentation, il est également essentiel de garder à l’esprit la résistance thermique entre le CSGP et le corps de la batterie. La résistance thermique joue un rôle essentiel dans la conduction thermique qui affecte la répartition de la température au sein des modules de batterie ainsi que la dissipation thermique. Le CSGP est un excellent conducteur thermique, mais il subsiste une certaine résistance thermique entre lui et les modules de batterie, ce qui peut influencer les résultats expérimentaux. Cette étude s'est concentrée sur l'exploration des performances du CSGP en matière de dissipation thermique au sein des modules de batterie. Cette expérience n'a pas exploré pleinement la résistance thermique entre les modules de batterie et le CSGP, car l'objectif est d'évaluer son potentiel de dissipation thermique et d'améliorer la régulation de la température lors de décharges à des vitesses élevées.

La figure représente l'assemblage de plate-forme utilisé dans les tests expérimentaux. 7. Des modules de batterie séparés équipés de systèmes de refroidissement sont placés dans un incubateur. Ces modules de batterie doivent rester à exactement 40 °C pendant toutes leurs expériences pour de meilleurs résultats. Les environnements courants de test de batterie se situent entre 0 et 40 °C. Si la température ambiante tombe entre 0 et 40 °C, ses performances pourraient être affectées, réduisant considérablement la capacité de décharge et ayant un impact sur les performances globales de la batterie. Pour garantir l'exactitude, les modules de batterie seront incubés pendant deux heures pour stabiliser la température avant d'être chargés et déchargés via un système de test de batterie. Les thermocouples de type T ont une extrémité fixée à une surface et une autre fixée à un instrument Agilent pour l'inspection de la température, ce qui lui permet d'enregistrer les températures des modules toutes les deux secondes. Les ventilateurs fournissent également un flux d'air forcé sur des modules composites de refroidissement forcé à plaque de gel de silicium thermoconducteur (CSGPFC) ; les alimentations en courant continu fournissent l'énergie nécessaire à cette fonction. Pour garantir l'exactitude, il est crucial d'évaluer la résistance interne de chaque batterie ainsi que sa courbe charge-décharge, de décharger et de charger chaque batterie avant de mener des expériences avec elles. Notre module de batterie utilise des cellules avec des résistances étroitement adaptées ; une attention particulière doit être apportée pour garantir que leurs batteries possèdent toutes un état de charge égal.