Új energiahordozók hővezető szilícium-dioxiddal és akkumulátorral.

A hővezető szilícium gélt széles körben használják fejlett kompozit anyagként, kiemelkedő hővezető képességgel az új energetikai járművekben, motorhűtő anyagként és tömítőanyagként egyaránt. A kiváló hővezető képességű hővezető tömítőanyag egykomponensű. Lásd az ábrát a kész szilikagél hővezető laphoz. 1. A hővezető szilícium-dioxid a légkörben jelenlévő nedvességgel kondenzációs reakciókkal állítható elő, alacsony molekuláris felszabadulást, térhálósodást, térhálósodást és kiváló fizikai és hőállósági tulajdonságokkal rendelkező, nagy teljesítményű elasztomereket eredményezve. A hővezető szilícium-dioxid kiváló magas és alacsony hőmérsékleti ellenállással is rendelkezik. A hővezető szilícium-dioxid számos előnnyel rendelkezik, beleértve az elektromos szigetelést, az öregedésállóságot és a kémiai stabilitást. Ezenkívül a hővezető szilícium-dioxid erősen tapad fémekhez és nemfémes anyagokhoz egyaránt a jobb tapadás érdekében – ezek a tulajdonságok lehetővé teszik, hogy a hővezető szilícium-dioxid számos területen alkalmazható legyen; a 117. táblázat tartalmazza az összes releváns paramétert. A hővezető szilícium-dioxid fontos szerepet játszik az új energiafelhasználású járművek hatótávolságának és biztonságának javításában.

 Ezekben az autókban az akkumulátorrendszerek jellemzően lítium-vas-oxidot, lítium-mangán-dioxidot, háromkomponensű akkumulátorokat és üzemanyagcellákat tartalmaznak – a hővezető szilícium-dioxid pedig alapvető szerepet játszik. A jármű állóképességét befolyásolhatja a jelenlévő sejtek száma; minél több elemet adnak hozzá, a távolságuk egyre közelebb kerül egymáshoz; az akkumulátorcellák azonban jelentős hőt termelnek kisütési vagy töltési ciklusok során. Balesetek, például tüzek vagy rövidzárlatok az akkumulátorcellákban előfordulhatnak, ha a hőt nem lehet hatékonyan elvezetni. Hővezető szilícium-dioxid, egy rugalmas anyag, amelyet arra terveztek, hogy gyorsan kitöltse a cella réseit, és hatékonyan továbbítsa a hőt akár a külső hűtési terület felé, akár a bejárati ajtón. Ez az intézkedés biztosítja a rendszer biztonságát, miközben kihasználja a több akkumulátor előnyeit, hogy maximalizálja az előnyöket és növelje az élettartamukat az új energiahordozós járművek esetében. A hővezető szilícium-dioxid hőátadó hídként működik, amikor különféle hűtési módokról van szó. A hőleadó zónák kulcsszerepet játszanak a hatékony hőátadásban a celláktól a hőleadó zónákig, szigetelési tulajdonságaikkal védelmet nyújtanak az akkumulátorcellák túlzott áramfelvétele által okozott magas feszültségekkel szemben, fenntartják a rendszer normál működését, és elkerülik az olyan hibákat, mint a rövidzárlat.

Az akkumulátor hőtermelésének elmélete

A léghűtéssel párosított kompozit hővezető szilikagél lemezt (CSGP) használó járműakkumulátorok hőkezelési teljesítménye optimalizált.

Az előző rész bemutatta az új energetikai járművekhez használt BTM-eket és akkumulátorokat. Mint minden akkumulátor esetében, a hőmérséklete megemelkedhet töltés/kisütés vagy napfény hatására. Az akkumulátor élettartama és biztonsága sérülhet, ha a hőmérséklet meghaladja az optimális működési hőmérséklet-tartományt, ami potenciálisan hőkieséshez vezethet. Ennek a tartománynak a pontos szabályozásának elmulasztása biztonsági kockázatot jelent. Mivel a töltés és kisütés jelentős hőtermelést hoz létre, a CSGP kiváló hővezető képességét, hőelvezetését és teljesítményét a léghűtéses technológián keresztül történő eltávolításra használják. Itt a léghűtéssel kombinált CSGP-t használjuk az autóakkumulátorok hőkezelési stratégiájaként.

Egy kísérlet részeként létfontosságú, hogy szem előtt tartsuk a CSGP és az akkumulátortest közötti hőellenállást. A hőellenállás szerves szerepet játszik a hővezetésben, amely befolyásolja az akkumulátormodulokon belüli hőmérséklet-eloszlást, valamint a hőeloszlást. A CSGP kiváló hővezető, de marad némi hőellenállás közte és az akkumulátormodulok között, ami befolyásolhatja a kísérleti eredményeket. Ez a tanulmány annak feltárására összpontosított, hogy a CSGP milyen jól teljesít az akkumulátormodulokon belüli hőelvezetésben. Ez a kísérlet nem tárt fel teljesen semmilyen hőellenállást az akkumulátormodulok és a CSGP között, mivel a cél az, hogy felmérjük a hőelvezetésben rejlő potenciált, és fokozzuk a hőmérséklet-szabályozást nagy sebességű kisütés esetén.

Az ábra a kísérleti tesztekben használt platform összeállítást ábrázolja. 7. A különálló, hűtőrendszerrel felszerelt akkumulátormodulokat inkubátorba helyezzük. Ezeknek az akkumulátormoduloknak pontosan 40 °C-on kell maradniuk minden kísérletük során a legjobb eredmény érdekében. Az általános akkumulátortesztelési környezetek 0 és 40 °C között vannak. Ha a környezeti hőmérséklet 0 és 40 °C közé esik, akkor a teljesítménye hátrányosan befolyásolhatja, ami jelentősen csökkenti a kisütési kapacitást, és befolyásolja az akkumulátor általános teljesítményét. A pontosság biztosítása érdekében az akkumulátormodulokat két órán keresztül inkubálják, hogy stabilizálja a hőmérsékletet, mielőtt feltöltik és kisütik őket egy akkumulátortesztelő rendszeren keresztül. A T-típusú hőelemek egyik vége egy felülethez, a másik pedig egy Agilent műszerhez van rögzítve hőmérséklet-ellenőrzés céljából, lehetővé téve, hogy két másodpercenként rögzítse a modul hőmérsékletét. A ventilátorok kényszerített légáramlást is biztosítanak a kompozit hővezető szilikongél lemezes kényszerhűtő (CSGPFC) modulokon; az egyenáramú tápegységek biztosítják az energiát ehhez a funkcióhoz. A pontosság érdekében döntő fontosságú az egyes akkumulátorok belső ellenállásának, valamint töltési-kisülési görbéjének felmérése, kisütése és feltöltése, mielőtt kísérleteket végezne velük. Akkumulátormodulunk szorosan illeszkedő ellenállású cellákat használ; fokozott figyelmet kell fordítani arra, hogy az akkumulátoraik azonos töltöttségi állapotúak legyenek.