Applicazione di materiali di gestione termica per le batterie di alimentazione nei nuovi veicoli energetici
La gestione termica delle batterie di potenza è una tecnologia chiave nel campo delle batterie agli ioni di litio. Il suo scopo principale è garantire che la temperatura della batteria sia entro un intervallo sicuro durante l'uso e la ricarica, migliorando al contempo la densità energetica e la durata della batteria. I materiali di gestione termica sono un supporto tecnico indispensabile per raggiungere questo obiettivo. Di seguito, ti presenterò l'applicazione e l'analisi dei materiali di gestione termica per le batterie di potenza.
1. Materiali termoconduttivi
La conduzione del calore è il problema più basilare nella gestione termica delle batterie di potenza e i materiali termoconduttivi svolgono un ruolo chiave in questo processo. Attualmente, ci sono due tipi principali di materiali termoconduttivi utilizzati nelle batterie di potenza: pasta termoconduttiva e foglio termoconduttivo.
La pasta termoconduttiva è un materiale termoconduttivo che trasferisce il calore da alta temperatura a bassa temperatura, ed è spesso utilizzata sulla superficie di contatto tra la batteria e il radiatore. La conduttività termica della pasta termoconduttiva è solitamente compresa tra 1-8 W/mK. La pasta termoconduttiva può essere preparata utilizzando particelle di diamante, nitruro di silicio e altre particelle termoconduttive come vettori. Poiché la pasta termoconduttiva può riempire piccole fessure e crepe, è stata ampiamente utilizzata nella gestione termica delle batterie di potenza.
Il foglio termoconduttivo è un materiale che trasferisce il calore in modo uniforme dalla superficie della batteria al radiatore vicino. I fogli termoconduttivi sono solitamente realizzati in rame o alluminio e la loro conduttività termica è di circa 200 W/mK. L'uso di fogli termoconduttivi può far sì che il radiatore e la superficie della batteria si raffreddino in modo più uniforme e migliorare l'adsorbimento del radiatore sulla batteria per evitare che cada sotto vibrazione.
2. Materiale di barriera termica
Il materiale di barriera termica è un materiale che può rallentare il flusso di calore. Viene spesso utilizzato all'interno dei moduli batteria e installato tra le celle della batteria e i radiatori per ridurre i gradienti di temperatura, abbassare le temperature superficiali della batteria e aumentare la sicurezza della batteria. La conduttività termica dei materiali di isolamento termico è solitamente compresa tra 0.2-0.35 W/mK ed è facile da lavorare e formare.
Esistono due tipi principali di materiali di barriera termica: materiali isolanti termici e materiali isolanti termici compositi. I materiali isolanti termici sono utilizzati principalmente per ridurre la temperatura superficiale delle batterie e sono installati tra le celle della batteria e i radiatori. Le loro principali materie prime includono fibra di vetro, ceramica, ecc. I materiali isolanti termici compositi sono una combinazione di materiali dalle prestazioni multiple, come nano-biossido di silicio e polimeri. Prevengono la conduzione di calore e corrente e hanno elevata resistenza e durata, quindi sono ampiamente utilizzati.
3. Materiale a cambiamento di fase
Il materiale a cambiamento di fase è una sostanza che può assorbire e rilasciare una grande quantità di energia termica, il che lo rende ampiamente utilizzato nella gestione termica delle batterie di potenza. L'uso del materiale a cambiamento di fase può ridurre la temperatura superficiale di picco della batteria durante la carica e la scarica, migliorandone così la durata. Questo perché il punto di fusione del materiale a cambiamento di fase è solitamente molto stabile, quindi quando la carica o la scarica raggiungono una certa temperatura, il materiale a cambiamento di fase assorbirà una grande quantità di energia termica, mantenendo così lo stato stabile della temperatura superficiale della batteria.
Attualmente, i materiali a cambiamento di fase sono principalmente divisi in due tipi: materiale a cambiamento di fase organico e materiale a cambiamento di fase inorganico. Il materiale a cambiamento di fase organico è utilizzato principalmente nell'intervallo di bassa temperatura e ha un alto grado di purezza, ma l'assorbimento e il rilascio di calore sono relativamente lenti. Il materiale a cambiamento di fase inorganico assorbe e rilascia calore più velocemente, ma i problemi di facile fusione ad alta temperatura e tossicità limitano anche il suo intervallo di applicazione.
