Nova energetska vozila s toplinski vodljivim silicijevim dioksidom i baterijskim napajanjem.

Toplinski provodljivi silicijski gel naširoko se koristi kao napredni kompozitni materijal s izvanrednom toplinskom vodljivošću u novim energetskim vozilima, a služi i kao materijal za hlađenje motora i kao brtvilo. Toplinski vodljivo brtvilo s izvrsnom toplinskom vodljivošću dolazi kao jedna komponenta. Pogledajte sliku za gotovu ploču toplinskog vodiča od silikagela. 1. Toplinski vodljivi silicijev dioksid može se stvoriti reakcijama kondenzacije s vlagom prisutnom u atmosferi, proizvodeći nisko molekularna otpuštanja, umrežavanje, stvrdnjavanje i elastomere visokih performansi s izvrsnim svojstvima fizičke i toplinske otpornosti. Toplinski vodljivi silicij također ima izvrsna svojstva otpornosti na visoke i niske temperature. Toplinski vodljivi silicij nudi brojne prednosti uključujući električnu izolaciju, otpornost na starenje i kemijsku stabilnost. Nadalje, toplinski vodljivi silicijev dioksid ima snažnu adheziju s metalima i nemetalima podjednako radi boljeg prianjanja - ove kvalitete omogućuju toplinski vodljivom siliciju primjenu u brojnim područjima; tablica 117 sadrži sve relevantne parametre. Toplinski vodljivi silicijev dioksid igra sastavnu ulogu u poboljšanju dometa i sigurnosti novih energetskih vozila.

 Sustavi baterija u ovim automobilima obično uključuju litij željezni oksid, litij mangan dioksid, ternarne baterije i gorive ćelije - pri čemu toplinski provodljivi silicij igra ključnu ulogu. Na izdržljivost vozila može utjecati broj prisutnih stanica; što se više baterija dodaje, njihov razmak postaje sve bliži; međutim, baterije proizvode značajnu toplinu tijekom ciklusa pražnjenja ili punjenja. Nesreće poput požara ili kratkih spojeva u baterijskim ćelijama mogu nastati kada se toplina ne može učinkovito odvesti. Toplinski provodljivi silicij, elastični materijal dizajniran za brzo popunjavanje praznina u ćelijama i učinkovit prijenos topline prema vanjskom rashladnom području ili prema ulaznim vratima. Sigurnost sustava osigurana je ovom mjerom, dok se iskorištava prednost većeg broja baterija kako bi se maksimizirale prednosti i produljila njihova izdržljivost na novim energetskim vozilima. Toplinski vodljivi silicij djeluje kao most prijenosa topline kada su u pitanju različite metode hlađenja. Zone rasipanja topline igraju ključnu ulogu u učinkovitom prijenosu topline od ćelija do zona rasipanja topline, sa svojstvima izolacije koja osigurava zaštitu od visokih napona uzrokovanih pretjeranom potrošnjom struje u baterijskim ćelijama, održavajući normalan rad sustava i izbjegavajući kvarove kao što su kratki spojevi.

Teorija stvaranja topline baterija

Učinkovitost upravljanja toplinom za baterije vozila koje koriste kompozitnu toplinski vodljivu ploču od silika gela (CSGP) u kombinaciji sa zračnim hlađenjem je optimizirana.

Prethodni odjeljak pružio je uvod u BTM-ove i baterije koje se koriste za nova energetska vozila. Kao i kod svake baterije, njezina temperatura može porasti tijekom punjenja/pražnjenja ili izlaganja sunčevoj svjetlosti. Životni vijek baterije i sigurnost mogu biti ugroženi kada temperatura prijeđe svoj optimalni radni temperaturni raspon, što potencijalno može dovesti do toplinskog bijega. Neuspjeh u preciznoj kontroli ovog raspona stvara rizike za sigurnost. Budući da punjenje i pražnjenje stvaraju znatnu proizvodnju topline, CSGP-ova vrhunska toplinska vodljivost, rasipanje topline i performanse koriste se za njeno uklanjanje putem tehnologije hlađenja zrakom. Ovdje ćemo koristiti CSGP u kombinaciji sa zračnim hlađenjem kao strategiju upravljanja toplinom za automobilske baterije.

Kao dio eksperimenta, također je bitno imati na umu toplinski otpor između CSGP-a i tijela baterije. Toplinski otpor igra sastavnu ulogu u provođenju topline koja utječe na raspodjelu temperature unutar baterijskih modula, kao i na rasipanje topline. CSGP je izvrstan toplinski vodič, ali ostaje toplinski otpor između njega i baterijskih modula, što može utjecati na eksperimentalne rezultate. Ova studija bila je usredotočena na istraživanje koliko je CSGP dobar za disipaciju topline unutar baterijskih modula. Ovaj eksperiment nije u potpunosti istražio toplinski otpor između baterijskih modula i CSGP-a, budući da je cilj izmjeriti njegov potencijal u rasipanju topline i poboljšati regulaciju temperature prilikom pražnjenja pri velikim brzinama.

Slika prikazuje sklop platforme korišten u eksperimentalnim testovima. 7. Odvojeni baterijski moduli opremljeni rashladnim sustavima stavljaju se u inkubator. Ovi baterijski moduli moraju ostati na točno 40 stupnjeva C tijekom svih svojih eksperimenata za najbolje rezultate. Uobičajena okruženja za testiranje baterije kreću se između 0-40 stupnjeva C. Ako temperatura okoline padne između 0 i 40 stupnjeva C, to bi moglo negativno utjecati na njegovu izvedbu, značajno smanjujući kapacitet pražnjenja i utječući na ukupne performanse baterije. Kako bi se osigurala točnost, baterijski moduli će se inkubirati dva sata kako bi se stabilizirala temperatura prije punjenja i pražnjenja putem sustava za testiranje baterija. Termoparovi tipa T imaju jedan kraj pričvršćen na površinu, a drugi na Agilentov instrument za temperaturnu inspekciju, što mu omogućuje bilježenje temperature modula svake dvije sekunde. Ventilatori također osiguravaju prisilno strujanje zraka preko kompozitnih toplinski vodljivih modula prisilnog hlađenja pločama od silikonskog gela (CSGPFC); izvori istosmjerne struje osiguravaju energiju za ovu funkciju. Kako bi se osigurala točnost, ključno je procijeniti unutarnji otpor svake baterije kao i njezinu krivulju punjenja i pražnjenja, isprazniti i napuniti svaku bateriju prije provođenja eksperimenata s njima. Naš baterijski modul koristi ćelije s blisko usklađenim otporima; mora se posvetiti dodatna pažnja osiguravanju da sve njihove baterije imaju jednako stanje napunjenosti.