Fons

Moduļa termiskā izplatīšanās notiek sekojošos posmos: siltuma uzkrāšanās pēc šūnu termiskās izmantošanas, šūnu termiskā aizbēgšana un pēc tam moduļa termiskā aizbēgšana. Termiskā bēgšana no vienas šūnas nav ietekmīga; tomēr, kad siltums izplatās uz citām šūnām, izplatīšanās izraisīs domino efektu, izraisot visa moduļa termisko aizbēgšanu, atbrīvojot milzīgu enerģiju. 1. attēlsparādīts termiskās bēgšanas testa rezultāts. Modulis deg neatvairāmas izplatīšanās dēļ.

Siltuma vadītspēja šūnas iekšpusē būs atšķirīga atkarībā no dažādiem virzieniem. Siltumvadītspējas koeficients būs lielāks virzienāparalēliar šūnas ruļļa serdi; savukārt virzienam, kas ir vertikāls pret ruļļa serdi, vadītspēja ir zemāka. Tāpēc termiskā izplatīšanās no vienas puses uz otru starp šūnām ir ātrāka nekā caur cilnēm uz šūnām. Tāpēc izplatīšanos var uzskatīt par vienas dimensijas izplatību. Tā kā akumulatoru moduļi ir paredzēti lielākam enerģijas blīvumam, atstarpe starp šūnām kļūst mazāka, kas pasliktinās siltuma izplatīšanos. Tāpēc siltuma izplatīšanās slāpēšana vai bloķēšana modulī tiks uzskatīta par aefektsir veids, kā samazināt riskus. 

Veids, kā modulī apspiest termisko aizbēgšanu

Mēs varam ierobežot termisko bēgšanu aktīvi vai pasīvi.

Aktīvā slāpēšana

Aktīvā termiskā izplatīšanās slāpēšana galvenokārt balstās uz siltuma vadības sistēmu, piemēram:

1) Novietojiet dzesēšanas caurules moduļa apakšā vai iekšējās malās un piepildiet ar dzesēšanas šķidrumu. Dzesēšanas šķidruma plūsma var efektīvi samazināt izplatīšanos.

2) Uzstādiet ugunsdzēšanas caurules moduļa augšpusē. Ja notiek termiskā izplūde, no akumulatora izdalītā augstas temperatūras gāze liks caurulēm izsmidzināt ugunsdzēšanas līdzekli, lai apturētu izplatīšanos.

Tomēr siltuma vadībai ir nepieciešami papildu komponenti, kas rada augstākas izmaksas un zemāku enerģijas blīvumu. Pastāv arī iespēja, ka pārvaldības sistēma var nestāties spēkā.

Pasīvā apspiešana

Pasīvā slāpēšana darbojas, bloķējot izplatīšanos caur adiabātisku materiālu starp termiski izplūstošām šūnām un normālām šūnām.

Parasti materiālam jābūt šādam:

1. Zema siltumvadītspēja. Tas ir paredzēts, lai samazinātu siltuma izplatīšanās ātrumu.
2. Augstas temperatūras izturība. Materiāls nedrīkst izšķīst augstā temperatūrā un zaudēt termiskās pretestības spēju.
3. Zems blīvums. Tas ir paredzēts, lai samazinātu tilpuma un enerģijas ātruma un masas enerģijas ātruma ietekmi.

Ideāls materiāls tikmēr var bloķēt siltuma izplatīšanos, kā arī absorbēt siltumu.

Materiāla analīze

• Airgels

Airgels ir nosaukts par “vieglāko siltumizolācijas materiālu”. Tas ir labi veikts siltumizolācijā un sver gaismu. To plaši izmanto akumulatora modulī siltuma izplatīšanās aizsardzībai. Ir daudz veidu aerogelu, piemēram, silīcija dioksīda aerogels, aerogels, stikla šķiedras aerogels un iepriekš oksidēta šķiedra. Dažādu materiālu aerogela siltumizolācijas slānim ir dažāda ietekme uz termisko skrējienu. Tas ir tāpēc, ka siltumvadītspējas koeficients ir daudzveidīgs, kas ir ļoti saistīts ar tā mikrostruktūru. 2. attēlā parādīts dažāda materiāla SEM izskats pirms un pēc sadedzināšanas.

Pētījumi liecina, ka, lai gan šķiedras siltumizolācijas cena ir zemāka, siltuma izplatīšanās bloķēšanas veiktspēja ir sliktāka nekā aerogela materiālam. No dažāda veida aerogela materiāliem vislabāk darbojas iepriekš oksidētas šķiedras aerogels, jo tas saglabā struktūru pēc apdeguma. Keramikas šķiedras aerogels labi darbojas arī siltumizolācijā.

• Fāzes maiņas materiāls

Fāzes maiņas materiāls tiek plaši izmantots arī termiskās izplatības slāpēšanai, jo tas uzglabā siltumu. Vasks ir izplatīts PCM ar stabilu fāzes maiņas temperatūru. Termiskā laikābēguļojošs, masveidā izdalās siltums. Tāpēc PCM jābūt augstamsniegumusiltuma absorbēšanai. Tomēr vaskam ir zema siltuma vadītspēja, kas ietekmēs siltuma absorbciju. Lai veicinātu tā veiktspēju, pētnieki mēģina apvienot vasku ar citiem materiāliem, piemēram, pievienojot metāla daļiņas, izmanto metāla putas, lai ielādētu PCM, pievienotgrafīts, oglekļa nano caurule vai izpūsts grafīts utt. Izplests grafīts var arī ierobežot liesmu, ko izraisa termiskā bēgšana.

Hidrofilais polimērs ir arī sava veida PCM termiskā skrejceļa ierobežošanai. Parastie hidrofilie polimēru materiāli ir: koloidālais silīcija dioksīds, piesātināts kalcija hlorīda šķīdums,Tetraetilfosfāts, tetrafenilūdeņraža fosfāts, snātrija poliakrilātsutt.

•  Hibrīds materiāls

Termisko bēgšanu nevar ierobežot, ja paļaujamies tikai uz aerogelu. Lai veiksmīgiizolētsiltumu, mums ir jāapvieno aerogels ar PCM.

Papildus hibrīdmateriālam mēs varam konstruēt arī daudzslāņu materiālu ar dažādiem siltumvadītspējas koeficientiem dažādos virzienos. Mēs varam izmantot materiālu ar augstu siltumvadītspēju, lai izvadītu siltumu no moduļa, un ievietot siltumizolācijas materiālu starp šūnām, lai ierobežotu siltuma izplatīšanos.

Secinājums

Termiskās bēgšanas izplatīšanās kontrole ir sarežģīts jautājums. Daži ražotāji ir izstrādājuši dažus risinājumus, lai apspiestu siltuma izplatīšanos, taču viņi joprojām meklē kaut ko jaunu, lai samazinātu izmaksas un ietekmi uz enerģijas blīvumu. Mēs joprojām koncentrējamies uz jaunākajiem pētījumiem. Nav nekāda"super materiāls” kas var pilnībā bloķēt termisko bēgšanu. Lai iegūtu labākos risinājumus, ir nepieciešami daudzi eksperimenti.