רכבי אנרגיה חדשים הכוללים סיליקה מוליכה תרמית וכוח סוללה.

ג'ל סיליקון מוליך תרמית נמצא בשימוש נרחב כחומר מרוכב מתקדם עם מוליכות תרמית יוצאת דופן ברכבי אנרגיה חדשים, המשמש גם כחומר לקירור מנוע וגם כחומר איטום. איטום מוליך תרמי עם מוליכות תרמית מעולה מגיע כרכיב יחיד. ראה איור עבור גיליון מוגמר של מוליך תרמי סיליקה ג'ל. 1. סיליקה מוליכה תרמית יכולה להיווצר באמצעות תגובות עיבוי עם לחות הקיימת באטמוספירה, לייצר שחרורים מולקולריים נמוכים, צולבות, אשפרה ואלסטומרים בעלי ביצועים גבוהים עם תכונות עמידות פיזית ותרמית מצוינות. לסיליקה תרמית מוליך גם תכונות עמידות מצוינות בטמפרטורה גבוהה ונמוכה. סיליקה מוליכה תרמית מציעה יתרונות רבים, כולל בידוד חשמלי, עמידות להזדקנות ויציבות כימית. יתר על כן, לסיליקה מוליך תרמי יש הידבקות חזקה למתכות ולא מתכתיות כאחד להדבקה טובה יותר - איכויות אלו מאפשרות לסיליקה מוליכה תרמית יש יישומים על פני תחומים רבים; טבלה 117 מכילה את כל הפרמטרים הרלוונטיים. סיליקה מוליכה תרמית ממלאת חלק בלתי נפרד בשיפור הטווח והבטיחות עבור רכבי אנרגיה חדשים.

 מערכות הסוללה במכוניות אלו כוללות בדרך כלל ליתיום תחמוצת ברזל, ליתיום מנגן דו חמצני, סוללות משולשות ותאי דלק - כאשר סיליקה מוליכה תרמית משחקת תפקיד חיוני. סיבולת הרכב יכולה להיות מושפעת ממספר התאים הקיימים; ככל שמתווספות עוד סוללות, המרווח שלהן מתקרב זה לזה; עם זאת, תאי סוללה מייצרים חום משמעותי במהלך מחזורי פריקה או טעינה. תאונות כגון שריפות או קצר חשמלי בתאי הסוללה עלולות להתרחש כאשר לא ניתן לפזר חום ביעילות. סיליקה מוליכה תרמית, חומר אלסטי שנועד למלא את פערי התא במהירות ולהעביר את החום שלו ביעילות לעבר אזור קירור חיצוני או אל מחוץ לדלת הכניסה. בטיחות המערכת מובטחת באמצעות אמצעי זה, תוך ניצול היתרון של סוללות רבות יותר כדי למקסם את התועלת ולהאריך את סיבולתן ברכבי אנרגיה חדשים. סיליקה מוליכה תרמית פועלת כגשר להעברת חום כשמדובר בשיטות קירור שונות. אזורי פיזור חום ממלאים תפקיד מרכזי בהעברת חום יעילה מהתאים לאזורי פיזור חום, עם תכונות בידוד המספקות הגנה מפני מתחים גבוהים הנגרמים מצריכת זרם מופרזת בתאי הסוללה, שמירה על פעולת מערכת תקינה והימנעות מתקלות כגון קצרים חשמליים.

התיאוריה של ייצור חום הסוללה

ביצועי ניהול תרמי של סוללות רכב המשתמשות בלוח סיליקה ג'ל (CSGP) מוליכים תרמית מורכבים בשילוב עם קירור אוויר עוברים אופטימיזציה.

הסעיף הקודם סיפק מבוא ל-BTMs וסוללות המשמשות לרכבי אנרגיה חדשים. כמו בכל סוללה, הטמפרטורה שלה יכולה לעלות במהלך טעינה/פריקה או חשיפה לאור השמש. אורך החיים והבטיחות של הסוללה עלולים להיפגע כאשר הטמפרטורה חורגת מטווח טמפרטורת הפעולה האופטימלית שלה, דבר שעלול להוביל לבריחה תרמית. אי שליטה בטווח זה במדויק יוצר סיכונים לבטיחות. מכיוון שהטעינה והפריקה יוצרים ייצור חום משמעותי, המוליכות התרמית המעולה, פיזור החום והביצועים של CSGP מנוצלים כדי להסיר אותו באמצעות טכנולוגיית קירור אוויר. כאן נשתמש ב-CSGP בשילוב עם קירור אוויר כאסטרטגיית ניהול תרמי עבור סוללות רכב.

כחלק מניסוי, חשוב גם לזכור את ההתנגדות התרמית בין ה-CSGP לגוף הסוללה. להתנגדות תרמית יש חלק בלתי נפרד בהולכת חום המשפיעה על חלוקת הטמפרטורה בתוך מודולי הסוללה וכן על פיזור החום. CSGP הוא מוליך תרמי מצוין, אך נותרה התנגדות תרמית מסוימת בינו לבין מודולי הסוללה, אשר עשויה להשפיע על תוצאות הניסוי. מחקר זה התמקד בחקירת הביצועים של CSGP לפיזור חום בתוך מודולי סוללה. ניסוי זה לא חקר במלואו התנגדות תרמית בין מודולי סוללה ו-CSGP, שכן המטרה היא לאמוד את הפוטנציאל שלה בפיזור חום ולשפר את ויסות הטמפרטורה בעת פריקה בקצבים גבוהים.

איור מתאר את מכלול הפלטפורמה המשמש בבדיקות ניסיוניות. 7. מודולי סוללה נפרדים המצוידים במערכות קירור ממוקמים בחממה. מודולי הסוללה הללו חייבים להישאר ב-40 מעלות צלזיוס בדיוק במהלך כל הניסויים שלהם לקבלת התוצאות הטובות ביותר. סביבות בדיקת סוללות נפוצות נעות בין 0-40 מעלות צלזיוס. אם טמפרטורת הסביבה יורדת בין 0 ל-40 מעלות צלזיוס, הביצועים שלה עלולים להיות מושפעים לרעה, להקטין את קיבולת הפריקה באופן משמעותי ולהשפיע על ביצועי הסוללה הכוללים. כדי להבטיח דיוק, מודולי סוללה יודגרו במשך שעתיים כדי לייצב את הטמפרטורה לפני טעינה ופריקה באמצעות מערכת בדיקת סוללה. לצמדים תרמיים מסוג T יש קצה אחד מחובר למשטח ואחד מחובר למכשיר Agilent לבדיקת טמפרטורה, מה שמאפשר לו לתעד את טמפרטורות המודול כל שתי שניות. מאווררים מספקים גם זרימת אוויר מאולצת על גבי מודולי קירור מאולץ בלוח סיליקון ג'ל (CSGPFC) מוליכים תרמית מורכבים; ספקי כוח זרם ישר מספקים אנרגיה לפונקציה זו. כדי להבטיח דיוק, חיוני להעריך את ההתנגדות הפנימית של כל סוללה, כמו גם את עקומת הטעינה-פריקה שלה, לפרוק ולהטעין כל סוללה לפני ביצוע ניסויים איתה. מודול הסוללה שלנו משתמש בתאים עם התנגדויות תואמות; יש להקדיש תשומת לב נוספת כדי לוודא שהסוללות שלהם בעלות מצב טעינה שווה.