Soojusjuhtimismaterjalide kasutamine akude jaoks uutes energiasõidukites
Toiteakude soojusjuhtimine on liitium-ioonakude valdkonnas võtmetehnoloogia. Selle peamine eesmärk on tagada, et aku temperatuur oleks kasutamise ja laadimise ajal ohutus vahemikus, parandades samal ajal aku energiatihedust ja tööiga. Soojusjuhtimismaterjalid on selle eesmärgi saavutamiseks hädavajalik tehniline tugi. Järgmisena tutvustan teile toiteakude soojusjuhtimismaterjalide rakendamist ja analüüsi.
1. Soojust juhtivad materjalid
Soojusjuhtivus on toiteakude soojusjuhtimise põhiprobleem ja soojusjuhtivad materjalid mängivad selles protsessis võtmerolli. Praegu kasutatakse toitepatareides kahte peamist tüüpi soojusjuhtivaid materjale: soojust juhtiv pasta ja soojusjuhtiv leht.
Soojust juhtiv pasta on soojust juhtiv materjal, mis kannab soojust kõrgelt temperatuurilt madalale ning seda kasutatakse sageli aku ja radiaatori vahelisel kontaktpinnal. Soojust juhtiva pasta soojusjuhtivus on tavaliselt vahemikus 1-8 W/mK. Soojust juhtivat pastat saab valmistada, kasutades kandjatena teemandiosakesi, räninitriidi ja muid soojusjuhtivaid osakesi. Kuna soojusjuhtiv pasta võib täita pisikesi tühimikke ja pragusid, on seda laialdaselt kasutatud toiteakude soojusjuhtimisel.
Soojust juhtiv leht on materjal, mis kannab soojust ühtlaselt aku pinnalt lähedal asuvasse radiaatorisse. Soojust juhtivad lehed on tavaliselt valmistatud vasest või alumiiniumist ning nende soojusjuhtivus on umbes 200 W/mK. Soojust juhtivate lehtede kasutamine võib muuta radiaatori ja aku pinna ühtlasemalt jahtuda ning parandada radiaatori adsorptsiooni aku külge, et vältida selle vibratsiooni mõjul mahakukkumist.
2. Soojustõkkematerjal
Soojustõkkematerjal on materjal, mis võib aeglustada soojusvoogu. Seda kasutatakse sageli akumoodulite sees ning paigaldatakse akuelementide ja radiaatorite vahele, et vähendada temperatuurigradiente, alandada aku pinnatemperatuuri ja suurendada aku ohutust. Soojusisolatsioonimaterjalide soojusjuhtivus on tavaliselt vahemikus 0.2-0,35 W/mK ning seda on lihtne töödelda ja vormida.
Soojusisolatsioonimaterjale on kahte peamist tüüpi: isoleerivad soojusisolatsioonimaterjalid ja komposiitsoojusisolatsioonimaterjalid. Isoleerivaid soojusisolatsioonimaterjale kasutatakse peamiselt akude pinnatemperatuuri alandamiseks ning need paigaldatakse akuelementide ja radiaatorite vahele. Nende peamisteks tooraineteks on klaaskiud, keraamika jne. Komposiitsoojusisolatsioonimaterjalid on kombinatsioon erinevatest materjalidest, nagu nano-ränidioksiid ja polümeerid. Need takistavad soojuse ja voolu juhtivust ning neil on suur tugevus ja vastupidavus, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt.
3. Faasimuutusmaterjal
Faasimuutusmaterjal on aine, mis suudab absorbeerida ja vabastada suurel hulgal soojusenergiat, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt aku soojusjuhtimisel. Faasimuutusmaterjali kasutamine võib laadimise ja tühjenemise ajal vähendada aku pinna tipptemperatuuri, pikendades seeläbi aku kasutusiga. Selle põhjuseks on asjaolu, et faasimuutusmaterjali sulamistemperatuur on tavaliselt väga stabiilne, nii et kui laadimine või tühjendamine saavutab teatud temperatuuri, neelab faasimuutusmaterjal suurel hulgal soojusenergiat, säilitades seeläbi aku pinna temperatuuri stabiilse oleku.
Praegu jagunevad faasimuutusmaterjalid peamiselt kahte tüüpi: orgaaniline faasimuutusmaterjal ja anorgaaniline faasimuutusmaterjal. Orgaanilist faasimuutusmaterjali kasutatakse peamiselt madala temperatuurivahemikus ja sellel on kõrge puhtusaste, kuid soojuse neeldumine ja vabanemine on suhteliselt aeglane. Anorgaaniline faasimuutusmaterjal neelab ja vabastab soojust kiiremini, kuid selle kasutusala piiravad ka kõrgel temperatuuril kergesti sulamise ja toksilisuse probleemid.
