Фон

Теплове розповсюдження модуля проходить наступні етапи: накопичення тепла після теплового зловживання коміркою, теплове відведення клітини, а потім теплове відведення модуля.Теплова втеча від однієї комірки не впливає;однак, коли тепло поширюється на інші комірки, розповсюдження спричинить ефект доміно, що призведе до теплової втечі всього модуля, вивільняючи величезну енергію.Фігура 1шоуs результат випробування на температурний розгін.Модуль горить через непереборне поширення.

Теплопровідність всередині комірки буде різною залежно від різних напрямків.Коефіцієнт теплопровідності буде вище в сторонупаралельнийз рулонним стрижнем комірки;тоді як напрямок, який є вертикальним до серцевини рулону, має нижчу провідність.Тому поширення тепла з боку в бік між комірками відбувається швидше, ніж через виступи до комірок.Тому поширення можна розглядати як одновимірне поширення.Оскільки акумуляторні модулі розроблені для більшої щільності енергії, простір між осередками стає меншим, що погіршить поширення тепла.Таким чином, придушення або блокування поширення тепла в модулі буде розглядатися якефектє спосіб зменшити небезпеку. 

Спосіб придушення теплових розбігів в модулі

Ми можемо стримувати теплову втечу активно або пасивно.

Активне придушення

Активне придушення розповсюдження тепла здебільшого базується на системі теплового керування, наприклад:

1) Встановіть охолоджувальні труби на дно або внутрішні сторони модуля та заповніть охолоджувальною рідиною.Потік охолоджувальної рідини може ефективно зменшити поширення.

2) Встановіть труби пожежогасіння на верхній частині модуля.У разі виникнення теплового викиду високотемпературний газ, що виділяється з батареї, спонукатиме труби розпилювати вогнегасну речовину для придушення розповсюдження.

Однак управління теплом вимагає додаткових компонентів, що призводить до підвищення вартості та зниження щільності енергії.Існує також ймовірність того, що система управління не запрацює.

Пасивне придушення

Пасивне придушення працює шляхом блокування поширення через адіабатичний матеріал між клітинами, що втікають від тепла, і нормальними клітинами.

Зазвичай матеріал має бути представлений у:

1. Низька теплопровідність.Це необхідно для зниження швидкості поширення тепла.
2. Стійкість до високих температур.Матеріал не повинен розсіюватися під дією високої температури і втрачати здатність термостійкості.
3. Низька щільність.Це робиться для того, щоб зменшити вплив швидкості об’єму енергії та швидкості маси енергії.

Ідеальний матеріал може тим часом блокувати поширення тепла, а також поглинати тепло.

Розбір матеріалу

• Аерогель

Аерогель називають «найлегшим теплоізоляційним матеріалом».Добре виконує теплоізоляційні властивості і має невелику вагу.Він широко використовується в акумуляторному модулі для захисту від поширення тепла.Існує багато видів аерогелю, наприклад аерогель діоксиду кремнію, аерогель, аерогель зі скловолокна та попередньо окислене волокно.Теплоізоляційний шар аерогелю з різних матеріалів по-різному впливає на тепловідтік.Це пояснюється різноманітністю коефіцієнта теплопровідності, який тісно пов’язаний з його мікроструктурою.На малюнку 2 показано зовнішній вигляд різного матеріалу до і після опіку за скануванням електронної мікроскопії.

Дослідження показують, що хоча волокниста теплоізоляція нижча за ціною, ефективність блокування поширення тепла гірша, ніж аерогелевий матеріал.Серед різних видів аерогелевих матеріалів попередньо окислений волокнистий аерогель працює найкраще, оскільки він зберігає структуру після спалювання.Аерогель з керамічного волокна також добре показує теплоізоляцію.

• Матеріал зміни фази

Матеріал із зміною фази також широко використовується для придушення розповсюдження теплових розбігів завдяки зберіганню тепла.Віск є звичайним ПКМ зі стабільною температурою зміни фази.Під час термвтеча, тепло виділяється масово.Тому PCM повинен мати високий рівеньпродуктивністьпоглинання тепла.Однак віск має низьку теплопровідність, що впливає на теплопоглинання.Щоб підвищити його ефективність, дослідники намагаються поєднати віск з іншими матеріалами, як-от додавання частинок металу, використання металевої піни для завантаження PCM, додаванняграфіт, вуглецева нанотрубка або розширений графіт тощо. Розширений графіт також може стримувати полум’я, викликане розбігом тепла.

Гідрофільний полімер також є різновидом PCM для стримування термічної злітно-посадкової смуги.Поширеними гідрофільними полімерними матеріалами є: колоїдний діоксид кремнію, насичений розчин хлориду кальцію,Тетраетилфосфат, тетрафеніл гідрофосфат, содіум поліакрилаті т.д.

•  Гібридний матеріал

Теплова втеча не може бути обмежена, якщо ми покладаємося лише на аерогель.Щоб успішноізолюватитепла, нам потрібно поєднати аерогель з PCM.

Крім гібридного матеріалу, ми також можемо створити багатошаровий матеріал з різними коефіцієнтами теплопровідності в різних напрямках.Ми можемо використовувати матеріал з високою теплопровідністю, щоб відводити тепло з модуля, і помістити теплоізоляційний матеріал між комірками, щоб обмежити поширення тепла.

Висновок

Контролювати розповсюдження теплових дистанцій – це складна тема.Деякі виробники зробили деякі рішення для придушення поширення тепла, але вони все ще шукають щось нове, щоб знизити вартість і вплив на щільність енергії.Ми все ще зосереджуємося на останніх дослідженнях.Не існує«супер матеріал» які можуть повністю заблокувати теплову втечу.Це вимагає багатьох експериментів, щоб отримати найкращі рішення.