Nova energetska vozila s toplotno prevodnim silicijevim dioksidom in baterijskim napajanjem.

Toplotno prevodni silicijev gel se široko uporablja kot napreden kompozitni material z izjemno toplotno prevodnostjo v novih energetskih vozilih, ki služi kot material za hlajenje motorja in tesnilo. Toplotno prevodna tesnilna masa z odlično toplotno prevodnostjo je na voljo kot ena komponenta. Glejte sliko za končno ploščo toplotnega prevodnika iz silikagela. 1. Toplotno prevodni silicijev dioksid se lahko ustvari s kondenzacijskimi reakcijami z vlago, ki je prisotna v atmosferi, kar povzroči nizko molekularne izpuste, zamreženje, strjevanje in visoko zmogljive elastomere z odličnimi lastnostmi fizične in toplotne odpornosti. Toplotno prevodni silicijev dioksid ima tudi odlične lastnosti odpornosti na visoke in nizke temperature. Toplotno prevodni silicijev dioksid ponuja številne prednosti, vključno z električno izolacijo, odpornostjo proti staranju in kemično stabilnostjo. Poleg tega ima toplotno prevodni silicijev dioksid močan oprijem s kovinami in nekovinami za boljši oprijem – te lastnosti omogočajo uporabo toplotno prevodnega silicijevega dioksida na številnih področjih; tabela 117 vsebuje vse ustrezne parametre. Toplotno prevodni silicijev dioksid ima sestavni del pri izboljšanju dosega in varnosti novih energijskih vozil.

 Akumulatorski sistemi v teh avtomobilih običajno vključujejo litijev železov oksid, litijev manganov dioksid, trikomponentne baterije in gorivne celice - pri čemer ima bistveno vlogo toplotno prevodni silicijev dioksid. Na vzdržljivost vozila lahko vpliva število prisotnih celic; ko je dodanih več baterij, se njihova razdalja približa; vendar baterijske celice proizvajajo znatno toploto med cikli praznjenja ali polnjenja. Če toplote ni mogoče učinkovito odvajati, lahko pride do nesreč, kot so požari ali kratki stiki v baterijskih celicah. Toplotno prevodni silicijev dioksid, elastičen material, zasnovan tako, da hitro zapolni vrzeli v celicah in učinkovito prenaša svojo toploto v zunanje hladilno območje ali ven vhodna vrata. Varnost sistema je zagotovljena s tem ukrepom, hkrati pa je izkoriščena prednost več baterij za povečanje koristi in podaljšanje njihove vzdržljivosti na novih energetskih vozilih. Toplotno prevodni silicijev dioksid deluje kot most za prenos toplote, ko gre za različne metode hlajenja. Območja odvajanja toplote igrajo ključno vlogo pri učinkovitem prenosu toplote od celic do območij odvajanja toplote, z izolacijskimi lastnostmi, ki zagotavljajo zaščito pred visokimi napetostmi, ki jih povzroči čezmerna poraba toka v baterijskih celicah, ohranjajo normalno delovanje sistema in preprečujejo napake, kot so kratki stiki.

Teorija nastajanja toplote akumulatorja

Učinkovitost toplotnega upravljanja za akumulatorje vozil, ki uporabljajo kompozitno toplotno prevodno silikagelno ploščo (CSGP) skupaj z zračnim hlajenjem, je optimizirana.

Prejšnji razdelek je predstavil uvod v BTM in baterije, ki se uporabljajo za nova energetska vozila. Kot pri vsaki bateriji se lahko njena temperatura poveča med polnjenjem/praznjenjem ali izpostavljenostjo sončni svetlobi. Življenjska doba baterije in varnost sta lahko ogroženi, ko temperatura preseže optimalno delovno temperaturno območje, kar lahko vodi do toplotnega uhajanja. Nezmožnost natančnega nadzora tega obsega ogroža varnost. Ker polnjenje in praznjenje ustvarjata znatno proizvodnjo toplote, se izvrstna toplotna prevodnost, odvajanje toplote in zmogljivost CSGP uporabijo za njeno odvajanje s tehnologijo zračnega hlajenja. Tukaj bomo uporabili CSGP v kombinaciji z zračnim hlajenjem kot strategijo toplotnega upravljanja za avtomobilske baterije.

Kot del poskusa je pomembno upoštevati tudi toplotni upor med CSGP in ohišjem baterije. Toplotni upor igra sestavni del toplotne prevodnosti, ki vpliva na porazdelitev temperature znotraj baterijskih modulov in tudi na odvajanje toplote. CSGP je odličen toplotni prevodnik, vendar med njim in baterijskimi moduli ostaja nekaj toplotnega upora, kar lahko vpliva na eksperimentalne rezultate. Ta študija se je osredotočila na raziskovanje, kako dobro je CSGP deloval pri odvajanju toplote znotraj baterijskih modulov. Ta poskus ni v celoti raziskal kakršnega koli toplotnega upora med baterijskimi moduli in CSGP, saj je cilj izmeriti njegov potencial pri odvajanju toplote in izboljšati regulacijo temperature pri praznjenju pri visokih stopnjah.

Slika prikazuje sklop platforme, uporabljen v eksperimentalnih testih. 7. Ločeni baterijski moduli, opremljeni s hladilnimi sistemi, so postavljeni v inkubator. Za najboljše rezultate morajo ti baterijski moduli med vsemi poskusi ostati pri točno 40 °C. Običajna okolja za testiranje baterije segajo med 0-40 °C. Če temperatura okolja pade med 0 in 40 °C, lahko to negativno vpliva na njegovo delovanje, znatno zmanjša kapaciteto praznjenja in vpliva na celotno delovanje baterije. Za zagotovitev natančnosti bodo baterijski moduli inkubirani dve uri, da se temperatura stabilizira, preden se bodo polnili in praznili prek sistema za testiranje baterij. Termočleni tipa T imajo en konec pritrjen na površino, drugi pa pritrjen na instrument Agilent za nadzor temperature, kar mu omogoča beleženje temperature modula vsaki dve sekundi. Ventilatorji zagotavljajo tudi prisilni pretok zraka preko kompozitnih toplotno prevodnih modulov s prisilnim hlajenjem s ploščami iz silikonskega gela (CSGPFC); enosmerni napajalniki zagotavljajo energijo za to funkcijo. Da bi zagotovili natančnost, je ključnega pomena, da ocenite notranji upor vsake baterije kot tudi krivuljo polnjenja in praznjenja, izpraznite in napolnite vsako baterijo, preden z njimi izvajate poskuse. Naš baterijski modul uporablja celice s tesno usklajenimi upornostmi; posebno pozornost je treba posvetiti zagotavljanju, da imajo vse baterije enako napolnjenost.