Транспортные средства на новой энергии с использованием теплопроводящего кремнезема и аккумуляторной батареи.

Теплопроводящий кремниевый гель широко используется в качестве современного композитного материала с превосходной теплопроводностью в транспортных средствах, работающих на новых источниках энергии, а также служит как охлаждающим материалом для двигателя, так и герметиком. Теплопроводный герметик с превосходной теплопроводностью поставляется в виде одного компонента. На рисунке показан готовый лист теплопроводника из силикагеля. 1. Теплопроводящий кремнезем может быть создан в результате реакций конденсации с влагой, присутствующей в атмосфере, с образованием низкомолекулярных выделений, сшивания, отверждения и высокоэффективных эластомеров с превосходными физическими и термическими свойствами. Теплопроводный кремнезем также обладает превосходными свойствами устойчивости к высоким и низким температурам. Теплопроводящий кремнезем обладает многочисленными преимуществами, включая электрическую изоляцию, стойкость к старению и химическую стабильность. Кроме того, теплопроводный диоксид кремния имеет прочную адгезию как с металлами, так и с неметаллами, что обеспечивает лучшую адгезию - эти качества позволяют теплопроводному диоксиду кремния найти применение во многих областях; таблица 117 содержит все соответствующие параметры. Теплопроводящий диоксид кремния играет важную роль в увеличении запаса хода и безопасности транспортных средств на новых источниках энергии.

 Аккумуляторные системы в этих автомобилях обычно включают оксид лития-железа, диоксид лития-марганца, тройные батареи и топливные элементы, при этом важную роль играет теплопроводный диоксид кремния. На выносливость транспортного средства может влиять количество присутствующих клеток; по мере добавления большего количества батарей расстояние между ними становится ближе; однако элементы аккумуляторной батареи выделяют значительное количество тепла во время циклов разрядки или зарядки. Несчастные случаи, такие как пожар или короткое замыкание в аккумуляторных элементах, могут возникнуть, когда тепло не может быть эффективно рассеяно. Теплопроводный диоксид кремния, эластичный материал, предназначенный для быстрого заполнения зазоров в ячейках и эффективной передачи тепла либо к внешней зоне охлаждения, либо к входной двери. Благодаря этой мере обеспечивается безопасность системы, а также использование большего количества аккумуляторов для максимизации преимуществ и увеличения срока их службы на транспортных средствах на новых источниках энергии. Теплопроводящий кремнезем действует как мостик теплопередачи, когда речь идет о различных методах охлаждения. Зоны рассеивания тепла играют ключевую роль в эффективной передаче тепла от элементов к зонам рассеивания тепла, а изоляционные свойства обеспечивают защиту от высоких напряжений, вызванных чрезмерным потреблением тока в элементах батареи, поддержание нормальной работы системы и предотвращение таких неисправностей, как короткие замыкания.

Теория тепловыделения аккумуляторов

Оптимизированы характеристики терморегулирования автомобильных аккумуляторов, в которых используются композитные теплопроводящие пластины из силикагеля (CSGP) в сочетании с воздушным охлаждением.

В предыдущем разделе было представлено введение в BTM и аккумуляторы, используемые в транспортных средствах на новых источниках энергии. Как и у любого аккумулятора, его температура может повышаться во время зарядки/разрядки или воздействия солнечных лучей. Срок службы батареи и безопасность могут быть поставлены под угрозу, когда температура превышает оптимальный рабочий температурный диапазон, что может привести к выходу из строя. Неспособность точно контролировать этот диапазон создает угрозу безопасности. Поскольку зарядка и разрядка создают значительное выделение тепла, превосходная теплопроводность, рассеивание тепла и производительность CSGP используются для его удаления с помощью технологии воздушного охлаждения. Здесь мы будем использовать CSGP в сочетании с воздушным охлаждением в качестве стратегии управления температурным режимом автомобильных аккумуляторов.

В рамках эксперимента также важно учитывать тепловое сопротивление между CSGP и корпусом батареи. Термическое сопротивление играет неотъемлемую роль в теплопроводности, которая влияет на распределение температуры внутри аккумуляторных модулей, а также на рассеивание тепла. CSGP является отличным проводником тепла, но между ним и аккумуляторными модулями остается некоторое тепловое сопротивление, что может повлиять на результаты экспериментов. Это исследование было сосредоточено на изучении того, насколько хорошо CSGP справляется с рассеиванием тепла внутри аккумуляторных модулей. В этом эксперименте не было полностью изучено термическое сопротивление между аккумуляторными модулями и CSGP, поскольку цель состоит в том, чтобы оценить его потенциал в рассеивании тепла и улучшить регулирование температуры при разрядке с высокой скоростью.

На рисунке изображена сборка платформы, использованная в экспериментальных испытаниях. 7. Отдельные аккумуляторные модули, оснащенные системами охлаждения, помещаются в инкубатор. Для достижения наилучших результатов эти аккумуляторные модули должны поддерживать температуру ровно 40 градусов Цельсия во время всех экспериментов. Обычные условия тестирования аккумуляторов находятся в диапазоне 0–40 градусов Цельсия. Если температура окружающей среды упадет между 0 и 40 градусами Цельсия, это может отрицательно сказаться на его работе, что приведет к значительному снижению разрядной емкости и влиянию на общую производительность аккумулятора. Чтобы обеспечить точность, аккумуляторные модули будут инкубироваться в течение двух часов для стабилизации температуры, прежде чем заряжаться и разряжаться с помощью системы тестирования аккумуляторов. Термопары Т-типа имеют один конец, прикрепленный к поверхности, а другой — к прибору Agilent для проверки температуры, что позволяет ему регистрировать температуру модуля каждые две секунды. Вентиляторы также обеспечивают принудительный поток воздуха над модулями композитного теплопроводного кремниево-гелевого пластинчатого принудительного охлаждения (CSGPFC); Источники питания постоянного тока обеспечивают энергию для этой функции. Чтобы обеспечить точность, крайне важно оценить внутреннее сопротивление каждой батареи, а также ее кривую заряда-разряда, разрядить и зарядить каждую батарею перед проведением с ними экспериментов. В нашем аккумуляторном модуле используются элементы с близко подобранными сопротивлениями; особое внимание необходимо уделить обеспечению одинакового уровня заряда всех батарей.