Фон

Распространение тепла в модуле проходит следующие стадии: накопление тепла после термического воздействия на ячейку, тепловой выход ячейки и затем тепловой выход модуля. Тепловой разгон отдельного элемента не имеет значения; однако, когда тепло распространяется на другие ячейки, это распространение вызовет эффект домино, приводящий к тепловому выходу из-под контроля всего модуля, высвобождая огромную энергию. Рисунок 1показыватьЭто результат испытания на тепловой разгон. Модуль горит из-за непреодолимого распространения.

Теплопроводность внутри ячейки будет разной в зависимости от направления. Коэффициент теплопроводности будет выше в направлениипараллельныйс рулонным сердечником ячейки; тогда как направление, вертикальное к сердечнику рулона, имеет меньшую проводимость. Поэтому тепловое распространение из стороны в сторону между ячейками происходит быстрее, чем при переходе от выступов к ячейкам. Поэтому распространение можно рассматривать как одномерное распространение. Поскольку аккумуляторные модули рассчитаны на более высокую плотность энергии, пространство между элементами становится меньше, что ухудшает распространение тепла. Поэтому подавление или блокирование распространения тепла в модуле будет рассматриваться какэффектive способ уменьшить опасности. 

Способ подавления теплового разгона в модуле

Мы можем активно или пассивно сдерживать тепловой разгон.

Активное подавление

Активное подавление распространения тепла в основном основано на системе управления температурным режимом, например:

1) Установите охлаждающие трубки внизу или на внутренних сторонах модуля и заполните охлаждающей жидкостью. Поток охлаждающей жидкости может эффективно уменьшить распространение.

2) Установить трубы пожаротушения сверху модуля. При возникновении термического разбега высокотемпературный газ, выделяющийся из батареи, заставит трубы распылять огнетушащий состав, чтобы подавить распространение.

Однако для управления температурным режимом требуются дополнительные компоненты, что приводит к более высокой стоимости и снижению плотности энергии. Также существует вероятность того, что система управления не вступит в силу.

Пассивное подавление

Пассивное подавление работает путем блокирования распространения через адиабатический материал между ячейками, вышедшими из-под контроля, и нормальными ячейками.

Обычно материал должен содержать:

1. Низкая теплопроводность. Это необходимо для снижения скорости распространения тепла.
2. Высокая термостойкость. Материал не должен рассасываться под действием высокой температуры и терять способность термостойкости.
3. Низкая плотность. Это делается для того, чтобы снизить влияние объемной энергии и массы-энергии.

Между тем идеальный материал может блокировать распространение тепла, а также поглощать тепло.

Анализ по материалу

• Аэрогель

Аэрогель называют «самым легким теплоизоляционным материалом». Он хорошо выполнен в теплоизоляции и весит легко. Он широко используется в аккумуляторных модулях для защиты от распространения тепла. Существует много видов аэрогелей, таких как аэрогель диоксида кремния, аэрогель, аэрогель из стекловолокна и предварительно окисленное волокно. Теплоизоляционный слой аэрогеля из разных материалов по-разному влияет на температурный разгон. Это связано с разнообразием коэффициента теплопроводности, который тесно связан с его микроструктурой. На рисунке 2 показан внешний вид различных материалов до и после сжигания, полученный с помощью СЭМ.

Исследования показывают, что, хотя волокнистая теплоизоляция дешевле, эффективность блокирования распространения тепла хуже, чем у аэрогелевого материала. Среди различных видов аэрогелевых материалов лучше всего работает аэрогель с предварительно окисленным волокном, поскольку он сохраняет структуру после горения. Аэрогель из керамического волокна также хорошо проявляет себя в теплоизоляции.

• Материал с фазовым переходом

Материал с фазовым переходом также широко используется для подавления неконтролируемого теплового распространения из-за сохранения тепла. Воск представляет собой обычный ПКМ со стабильной температурой фазового перехода. Во время термическогоубегать, выделяется большое количество тепла. Поэтому PCM должен иметь высокуюпроизводительностьпоглощения тепла. Однако воск имеет низкую теплопроводность, что влияет на поглощение тепла. Чтобы повысить его эффективность, исследователи пытаются сочетать воск с другими материалами, например, добавлять металлические частицы, использовать металлическую пену для загрузки ПКМ, добавлятьграфит, углеродные нанотрубки или расширенный графит и т. д. Расширенный графит также может сдерживать пламя, вызванное тепловым выходом из-под контроля.

Гидрофильный полимер также является разновидностью ПКМ для удержания тепловой взлетно-посадочной полосы. Обычными гидрофильными полимерными материалами являются: коллоидный диоксид кремния, насыщенный раствор хлорида кальция,Тетраэтилфосфат, тетрафенилгидрофосфат, сполиакрилат натрия, и т. д.

•  Гибридный материал

Термический разгон невозможно остановить, если полагаться только на аэрогель. Чтобы успешноизолироватьжара, нам нужно соединить аэрогель с ПКМ.

Помимо гибридного материала, мы также можем создать многослойный материал с различными коэффициентами теплопроводности в разных направлениях. Мы можем использовать материал с высокой теплопроводностью для отвода тепла из модуля и поместить теплоизоляционный материал между ячейками, чтобы ограничить распространение тепла.

Заключение

Управление распространением теплового неконтроля является сложной задачей. Некоторые производители предприняли некоторые решения для подавления распространения тепла, но они все еще ищут что-то новое, чтобы снизить стоимость и влияние на плотность энергии. Мы по-прежнему сосредоточены на новейших исследованиях. Нет«супер материал» это может полностью блокировать тепловой разгон. Для получения наилучшего решения требуется множество экспериментов.