Фон

Топлинното разпространение на модул преминава през следните етапи: натрупване на топлина след термично натоварване на клетката, термично извеждане на клетката и след това термично извеждане на модула. Топлинното бягство от една клетка не е влиятелно; обаче, когато топлината се разпространи към други клетки, разпространението ще предизвика ефект на доминото, водещ до топлинно бягство на целия модул, освобождавайки масивна енергия. Фигура 1шоуs резултат от теста за термично разгонване. Модулът е запален поради неустоимо разпространение.

Топлопроводимостта вътре в клетката ще бъде различна според различните посоки. Коефициентът на топлопроводимост ще бъде по-висок в посокатапаралеленс ролкова сърцевина на клетка; докато посоката, която е вертикална спрямо сърцевината на ролката, има по-ниска проводимост. Следователно термичното разпространение от едната страна на другата между клетките е по-бързо, отколкото чрез раздели към клетките. Следователно разпространението може да се разглежда като едномерно разпространение. Тъй като батерийните модули са проектирани за по-висока енергийна плътност, пространството между клетките става все по-малко, което ще влоши топлинното разпространение. Следователно потискането или блокирането на разпространението на топлина в модула ще се счита заефектначин за намаляване на опасностите. 

Начинът за потискане на топлинното бягане в модул

Можем да ограничим термичното бягане активно или пасивно.

Активно потискане

Активното потискане на разпространението на топлина се основава най-вече на система за управление на топлината, като:

1) Поставете охлаждащите тръби на дъното или вътрешните страни на модула и ги напълнете с охлаждаща течност. Потокът от охлаждаща течност може ефективно да намали разпространението.

2) Поставете пожарогасителни тръби в горната част на модула. Когато има термично изтичане, високотемпературният газ, освободен от батерията, ще задейства тръбите да изпръскат пожарогасително средство, за да потиснат разпространението.

Въпреки това, термичното управление изисква допълнителни компоненти, което води до по-високи разходи и по-ниска енергийна плътност. Има също така възможност системата за управление да не влезе в сила.

Пасивно потискане

Пасивното потискане действа чрез блокиране на разпространението през адиабатен материал между термично избягалите клетки и нормалните клетки.

Обикновено материалът трябва да присъства в:

1. Ниска топлопроводимост. Това е, за да се намали скоростта на разпространение на топлината.
2. Устойчивост на висока температура. Материалът не трябва да се разтваря при висока температура и да губи способността си за термична устойчивост.
3. Ниска плътност. Това е, за да се намали влиянието на скоростта обем-енергия и скоростта маса-енергия.

Идеалният материал може междувременно да блокира разпространението на топлината, както и да абсорбира топлината.

Анализ върху материала

• Аерогел

Аерогелът е наречен „най-лекият топлоизолационен материал“. Той се представя добре като топлоизолация и тежи леко. Той се използва широко в модула на батерията за защита от топлинно разпространение. Има много видове аерогел, като аерогел от силициев диоксид, аерогел, аерогел от стъклени влакна и предварително окислени влакна. Аерогелният топлоизолационен слой от различни материали има различно въздействие върху термичното излъчване. Това е така, защото разнообразието от коефициенти на топлопроводимост, което е силно свързано с неговата микроструктура. Фигура 2 показва SEM външния вид на различен материал преди и след изгаряне.

Изследванията показват, че въпреки че топлоизолацията от влакна е по-ниска като цена, ефективността на блокиране на разпространението на топлина е по-лоша от аерогелния материал. Сред различните видове аерогелни материали, аерогелът от предварително окислени влакна се представя най-добре, тъй като поддържа структурата след изгаряне. Аерогелът от керамични влакна също се представя добре като топлоизолация.

• Материал за промяна на фазата

Материалът за промяна на фазата също се използва широко за потискане на разпространението на топлинна енергия поради съхранението на топлина. Восъкът е обикновен PCM със стабилна температура на промяна на фазата. По време на термичнибеглец, топлината се отделя масово. Следователно PCM трябва да има високоизпълнениена абсорбиране на топлина. Въпреки това, восъкът има ниска топлопроводимост, което ще повлияе на поглъщането на топлина. За да подобрят ефективността му, изследователите се опитват да комбинират восък с други материали, като добавяне на метални частици, използване на метална пяна за зареждане на PCM, добавянеграфит, въглеродна нано тръба или експандиран графит и т.н. Експандираният графит може също да ограничи пламъка, причинен от топлинно бягство.

Хидрофилният полимер също е вид PCM за ограничаване на термичната писта. Обичайните хидрофилни полимерни материали са: колоиден силициев диоксид, наситен разтвор на калциев хлорид,Тетраетил фосфат, тетрафенил хидроген фосфат, sодиев полиакрилати т.н.

•  Хибриден материал

Топлинното бягане не може да бъде ограничено, ако разчитаме само на аерогел. За успешноизолирайтетоплината, трябва да комбинираме аерогела с PCM.

Освен хибридния материал, можем да конструираме и многослоен материал с различни коефициенти на топлопроводимост в различни посоки. Можем да използваме материал с висока топлопроводимост за отвеждане на топлината извън модула и да поставим топлоизолационен материал между клетките, за да ограничим разпространението на топлина.

Заключение

Контролът на разпространението на топлинна бързина е сложна тема. Някои производители направиха някои решения за потискане на разпространението на топлина, но те все още търсят нещо ново, за да намалят цената и влиянието върху енергийната плътност. Все още се фокусираме върху най-новите изследвания. Няма“супер материал” които могат напълно да блокират топлинното бягство. Необходими са много експерименти, за да се получат най-добрите решения.