Tausta

Moduulin lämmön leviäminen kokee seuraavat vaiheet: Lämmön kerääntyminen solun lämmön väärinkäytön jälkeen, solun lämpökarkaaminen ja sitten moduulin lämpökarkaaminen. Lämpöpako yhdestä solusta ei vaikuta; kuitenkin, kun lämpö leviää muihin soluihin, eteneminen aiheuttaa dominoilmiön, joka johtaa koko moduulin lämpökarkaamiseen vapauttaen valtavaa energiaa. Kuva 1showon termisen karantumistestin tulos. Moduuli on tulessa vastustamattoman leviämisen vuoksi.

Lämmönjohtavuus kennon sisällä on erilainen eri suuntien mukaan. Lämmönjohtavuuskerroin on suurempi suunnassarinnakkainkennon telan ytimen kanssa; kun taas suunnalla, joka on pystysuora telan ytimeen nähden, on alhaisempi johtavuus. Siksi lämmön leviäminen puolelta toiselle solujen välillä on nopeampaa kuin välilehtien kautta soluihin. Siksi eteneminen voidaan nähdä yksiulotteisena etenemisenä. Koska akkumoduulit on suunniteltu korkeampaan energiatiheyteen, kennojen välinen tila pienenee, mikä huonontaa lämmön leviämistä. Siksi lämmön leviämisen vaimentamista tai estämistä moduulissa pidetään yhtenävaikutustapa vähentää vaaroja. 

Tapa estää lämmön karkaaminen moduulissa

Voimme hillitä lämpökarkaamista aktiivisesti tai passiivisesti.

Aktiivinen esto

Aktiivinen lämmön leviämisen esto perustuu enimmäkseen lämmönhallintajärjestelmään, kuten:

1) Aseta jäähdytysputket moduulin pohjalle tai sisäpuolelle ja täytä jäähdytysnesteellä. Jäähdytysnesteen virtaus voi tehokkaasti vähentää etenemistä.

2) Asenna sammutusputket moduulin päälle. Kun lämpö karkaa, akusta vapautuva korkean lämpötilan kaasu laukaisee putket ruiskuttamaan pois sammutusainetta leviämisen estämiseksi.

Lämmönhallinta vaatii kuitenkin lisäkomponentteja, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin ja pienempään energiatiheyteen. On myös mahdollista, että hallintajärjestelmä ei tule voimaan.

Passiivinen tukahduttaminen

Passiivinen vaimennus toimii estämällä etenemisen adiabaattisen materiaalin läpi lämpökaranneiden solujen ja normaalien solujen välillä.

Normaalisti materiaalin tulee sisältää:

1. Alhainen lämmönjohtavuus. Tämä hidastaa lämmön leviämisnopeutta.
2. Korkean lämpötilan kestävyys. Materiaalin ei pitäisi liueta korkeassa lämpötilassa ja menettää lämmönkestävyyttä.
3. Matala tiheys. Tämä vähentää tilavuus-energianopeuden ja massa-energianopeuden vaikutusta.

Ihanteellinen materiaali voi samalla estää lämmön leviämisen sekä imeä lämpöä.

Analyysi materiaalista

• Airgel

Airgel on nimetty "kevyimmäksi lämmöneristysmateriaaliksi". Se toimii hyvin lämmöneristyksenä ja painaa kevyesti. Sitä käytetään laajalti akkumoduulissa lämmön leviämisen suojaukseen. Aerogeelejä on monenlaisia, kuten piidioksidiaerogeeli, aerogeeli, lasikuituaerogeeli ja esihapetettu kuitu. Eri materiaaleista koostuva Airgel-lämpöeristyskerros vaikuttaa eri tavoin lämmön karkaamiseen. Tämä johtuu siitä, että lämmönjohtavuuskerroin vaihtelee, mikä liittyy vahvasti sen mikrorakenteeseen. Kuvassa 2 on esitetty eri materiaalien SEM-ulkonäkö ennen ja jälkeen polton.

Tutkimukset osoittavat, että vaikka kuitulämpöeristys on halvempaa, lämmön leviämisen estokyky on huonompi kuin aerogeelimateriaali. Erilaisista aerogeelimateriaaleista esihapetettu kuituaerogeeli toimii parhaiten, koska se säilyttää rakenteen palamisen jälkeen. Keraaminen kuituairgeeli toimii hyvin myös lämmöneristyksenä.

• Vaiheenvaihtomateriaali

Vaiheenmuutosmateriaalia käytetään laajalti myös lämmön varastoivan lämmön vuoksi. Vaha on yleinen PCM, jolla on vakaa faasinmuutoslämpötila. Lämpötilan aikanakarannut, lämpöä vapautuu massiivisesti. Siksi PCM:n tulisi olla korkeasuorituskykyälämmön imemisestä. Vahalla on kuitenkin alhainen lämmönjohtavuus, mikä vaikuttaa lämmön imeytymiseen. Sen suorituskyvyn edistämiseksi tutkijat yrittävät yhdistää vahaa muihin materiaaleihin, kuten lisäämällä metallihiukkasia, käyttämällä metallivaahtoa PCM:n lataamiseen, lisäämällägrafiitti, hiilinanoputki tai paisutettu grafiitti jne. Paisutettu grafiitti voi myös hillitä lämmön karkaamisen aiheuttamaa liekkiä.

Hydrofiilinen polymeeri on myös eräänlainen PCM lämpökiitotien hillitsemiseen. Yleisiä hydrofiilisiä polymeerimateriaaleja ovat: kolloidinen piidioksidi, kyllästetty kalsiumkloridiliuos,Tetraetyylifosfaatti, tetrafenyylivetyfosfaatti, snatriumpolyakrylaattijne.

•  Hybridi materiaali

Lämpökarkaamista ei voida hillitä, jos luotamme vain aerogeeliin. Onnistuneestieristäälämpöä, meidän on yhdistettävä aerogeeli PCM:ään.

Hybridimateriaalin lisäksi voimme rakentaa myös monikerroksista materiaalia erilaisilla lämmönjohtavuuskertoimilla eri suuntiin. Voimme käyttää korkean lämmönjohtavuuden materiaalia johtamaan lämpöä ulos moduulista ja laittaa lämmöneristysmateriaalia kennojen väliin rajoittamaan lämmön leviämistä.

Johtopäätös

Lämpötilan leviämisen hallinta on monimutkainen aihe. Jotkut valmistajat ovat tehneet ratkaisuja lämmön leviämisen hillitsemiseksi, mutta etsivät edelleen jotain uutta alentaakseen kustannuksia ja vaikutusta energiatiheyteen. Keskitymme edelleen viimeisimpään tutkimukseen. Ei ole"super materiaalia” joka voi estää lämpökarkaamisen kokonaan. Parhaiden ratkaisujen löytäminen vaatii monia kokeiluja.