Nové energetické vozidlá s tepelne vodivým oxidom kremičitým a napájaním z batérie.

Tepelne vodivý silikónový gél je široko používaný ako pokročilý kompozitný materiál s vynikajúcou tepelnou vodivosťou v nových energetických vozidlách, ktorý slúži ako chladiaci materiál motora aj ako tmel. Tepelne vodivý tmel s vynikajúcou tepelnou vodivosťou sa dodáva ako jeden komponent. Pozri obrázok pre hotový list silikagélového tepelného vodiča. 1. Tepelne vodivý oxid kremičitý môže byť vytvorený prostredníctvom kondenzačných reakcií s vlhkosťou prítomnou v atmosfére, čím sa vytvára nízkomolekulárne uvoľňovanie, zosieťovanie, vytvrdzovanie a vysokovýkonné elastoméry s vynikajúcimi fyzikálnymi a tepelnými vlastnosťami. Tepelne vodivý oxid kremičitý má tiež vynikajúcu odolnosť voči vysokým a nízkym teplotám. Tepelne vodivý oxid kremičitý ponúka množstvo výhod vrátane elektrickej izolácie, odolnosti proti starnutiu a chemickej stability. Okrem toho má tepelne vodivý oxid kremičitý silnú adhéziu s kovmi a nekovovými látkami pre lepšiu priľnavosť – tieto vlastnosti umožňujú tepelne vodivému oxidu kremičitému uplatnenie v mnohých oblastiach; tabuľka 117 obsahuje všetky relevantné parametre. Tepelne vodivý oxid kremičitý zohráva neoddeliteľnú úlohu pri zlepšovaní dojazdu a bezpečnosti pre nové energetické vozidlá.

 Batériové systémy v týchto automobiloch zvyčajne zahŕňajú oxid lítium-železitý, oxid manganičitý lítny, ternárne batérie a palivové články – pričom základnú úlohu zohráva tepelne vodivý oxid kremičitý. Výdrž vozidla môže byť ovplyvnená počtom prítomných buniek; keď sa pridá viac batérií, ich rozstup sa zblíži; články batérie však produkujú značné teplo počas cyklov vybíjania alebo nabíjania. K nehodám, ako sú požiare alebo skraty v článkoch batérie, môže dôjsť, keď teplo nie je možné efektívne odvádzať. Tepelne vodivý oxid kremičitý, elastický materiál navrhnutý tak, aby rýchlo vyplnil medzery medzi bunkami a efektívne prenášal svoje teplo buď do vonkajšieho chladiaceho priestoru, alebo von cez predné dvere. Bezpečnosť systému je zabezpečená týmto opatrením, pričom sa využíva viac batérií na maximalizáciu výhod a predĺženie ich výdrže na nových energetických vozidlách. Tepelne vodivý oxid kremičitý pôsobí ako most na prenos tepla pri rôznych spôsoboch chladenia. Zóny odvodu tepla zohrávajú kľúčovú úlohu pri efektívnom prenose tepla z článkov do zón odvodu tepla, pričom izolačné vlastnosti poskytujú ochranu pred vysokým napätím spôsobeným nadmernou spotrebou prúdu v článkoch batérie, udržiavajú normálnu prevádzku systému a zabraňujú poruchám, ako sú skraty.

Teória tvorby tepla batérie

Optimalizuje sa výkon tepelného manažmentu pre batérie vozidiel využívajúce kompozitnú tepelne vodivú silikagélovú dosku (CSGP) spojenú s chladením vzduchom.

Predchádzajúca časť poskytla úvod do BTM a batérií používaných pre nové energetické vozidlá. Ako pri každej batérii, jej teplota sa môže zvýšiť počas nabíjania/vybíjania alebo vystavenia slnečnému žiareniu. Životnosť batérie a bezpečnosť môžu byť ohrozené, keď teplota prekročí optimálny rozsah prevádzkovej teploty, čo môže viesť k tepelnému úniku. Nedostatočná kontrola tohto rozsahu predstavuje riziko pre bezpečnosť. Keďže nabíjanie a vybíjanie vytvára podstatnú produkciu tepla, vynikajúca tepelná vodivosť, odvod tepla a výkon CSGP sa využíva na jeho odstránenie pomocou technológie chladenia vzduchom. Tu použijeme CSGP v kombinácii s chladením vzduchom ako stratégiu tepelného manažmentu pre automobilové batérie.

V rámci experimentu je tiež dôležité mať na pamäti tepelný odpor medzi CSGP a telom batérie. Tepelný odpor zohráva integrálnu úlohu pri vedení tepla, ktoré ovplyvňuje rozloženie teploty v batériových moduloch, ako aj odvod tepla. CSGP je vynikajúci tepelný vodič, ale medzi ním a batériovými modulmi zostáva určitý tepelný odpor, ktorý môže ovplyvniť experimentálne výsledky. Táto štúdia sa zamerala na skúmanie toho, ako dobre CSGP fungoval pri rozptyle tepla v batériových moduloch. Tento experiment úplne nepreskúmal žiadny tepelný odpor medzi batériovými modulmi a CSGP, pretože cieľom je zmerať jeho potenciál v rozptyle tepla a zlepšiť reguláciu teploty pri vybíjaní vysokou rýchlosťou.

Obrázok znázorňuje zostavu platformy použitú v experimentálnych testoch. 7. Samostatné batériové moduly vybavené chladiacimi systémami sa umiestnia do inkubátora. Aby sa dosiahli čo najlepšie výsledky, tieto batériové moduly musia počas všetkých experimentov zostať pri teplote presne 40 °C. Bežné prostredia testovania batérií sa pohybujú medzi 0-40 degC. Ak okolitá teplota klesne medzi 0 a 40 °C, môže to mať nepriaznivý vplyv na jej výkon, čo výrazne zníži kapacitu vybíjania a ovplyvní celkový výkon batérie. Aby sa zaistila presnosť, batériové moduly sa inkubujú dve hodiny, aby sa stabilizovala teplota, predtým, než sa nabijú a vybijú prostredníctvom systému testovania batérií. Termočlánky typu T majú jeden koniec pripojený k povrchu a druhý pripojený k prístroju Agilent na kontrolu teploty, čo mu umožňuje zaznamenávať teploty modulu každé dve sekundy. Ventilátory tiež zabezpečujú nútené prúdenie vzduchu cez kompozitné moduly s núteným chladením na doske s tepelne vodivým silikónovým gélom (CSGPFC); Zdroje jednosmerného prúdu poskytujú energiu pre túto funkciu. Na zabezpečenie presnosti je dôležité posúdiť vnútorný odpor každej batérie, ako aj jej krivku nabíjania a vybíjania, vybíjanie a nabíjanie každej batérie pred vykonaním experimentov s nimi. Náš batériový modul používa články s tesne zhodnými odpormi; mimoriadnu pozornosť je potrebné venovať zabezpečeniu rovnakého stavu nabitia ich batérií.