Fondo

La propagación térmica de un módulo experimenta las siguientes etapas: acumulación de calor después del abuso térmico de la celda, fuga térmica de la celda y luego fuga térmica del módulo. La fuga térmica de una sola celda no influye; sin embargo, cuando el calor se propaga a otras celdas, la propagación provocará un efecto dominó, lo que provocará la fuga térmica de todo el módulo, liberando energía masiva. Figura 1espectáculoEs el resultado de la prueba de fuga térmica. El módulo está en llamas debido a una propagación irresistible.

La conductividad térmica dentro de una celda será diferente según las diferentes direcciones. El coeficiente de conductividad térmica será mayor en la dirección.paralelocon el núcleo rodante de una celda; mientras que la dirección que es vertical al núcleo del rollo tiene menor conductividad. Por lo tanto, la propagación térmica de un lado a otro entre las celdas es más rápida que a través de las pestañas hacia las celdas. Por lo tanto, la propagación puede verse como una propagación unidimensional. Como los módulos de batería están diseñados para una mayor densidad de energía, el espacio entre las celdas se hace más pequeño, lo que empeorará la propagación térmica. Por lo tanto, suprimir o bloquear la propagación del calor en el módulo se considerará una medidaefectoHay una manera de disminuir los peligros. 

La forma de suprimir la fuga térmica en un módulo.

Podemos frenar la fuga térmica de forma activa o pasiva.

Supresión activa

La supresión activa de la propagación térmica se basa principalmente en un sistema de gestión térmica, como:

1) Coloque tubos de refrigeración en la parte inferior o en los lados interiores de un módulo y llénelos con líquido refrigerante. El flujo de líquido refrigerante puede disminuir eficazmente la propagación.

2) Instale tuberías de extinción de incendios en la parte superior del módulo. Cuando hay una fuga térmica, el gas a alta temperatura liberado por la batería hará que las tuberías rocíen extintor para suprimir la propagación.

Sin embargo, una gestión térmica requiere componentes adicionales, lo que genera un mayor coste y una menor densidad de energía. También existe la posibilidad de que el sistema de gestión no surta efecto.

Supresión pasiva

La supresión pasiva funciona bloqueando la propagación a través de material adiabático entre las células térmicas desbocadas y las células normales.

Normalmente el material debería aparecer en:

1. Baja conductividad térmica. Esto es para reducir la velocidad de propagación del calor.
2. Resistencia a altas temperaturas. El material no debe disolverse a altas temperaturas y perder su capacidad de resistencia térmica.
3. Baja densidad. Esto es para reducir la influencia de la tasa de volumen-energía y la tasa de masa-energía.

Mientras tanto, el material ideal puede bloquear la propagación del calor y absorberlo.

Análisis de material

• aerogel

El aerogel recibe el nombre de “el material aislante térmico más ligero”. Tiene un buen rendimiento en aislamiento térmico y pesa poco. Se usa ampliamente en módulos de baterías para protección de propagación térmica. Hay muchos tipos de aerogel, como el aerogel de dióxido de silicio, el aerogel, el aerogel de fibra de vidrio y la fibra preoxidada. La capa de aislamiento térmico de aerogel de diferentes materiales tiene diversos efectos sobre la fuga térmica. Esto se debe a la variedad del coeficiente de conductividad térmica, que está altamente relacionada con su microestructura. La Figura 2 muestra la apariencia SEM de diferentes materiales antes y después de la quema.

Las investigaciones muestran que, aunque el aislamiento térmico de fibra tiene un precio más bajo, el rendimiento del bloqueo de la propagación del calor es peor que el del material de aerogel. Entre los diferentes tipos de materiales de aerogel, el aerogel de fibra preoxidada funciona mejor, ya que mantiene la estructura después de la combustión. El aerogel de fibra cerámica también funciona bien como aislamiento térmico.

• Material de cambio de fase

El material de cambio de fase también se usa ampliamente para suprimir la propagación desbocada térmica debido a que almacena calor. La cera es un PCM común, con temperatura de cambio de fase estable. Durante térmicafugitivo, el calor se libera masivamente. Por lo tanto, PCM debe tener un altoactuaciónde absorber calor. Sin embargo, la cera tiene una baja conductividad térmica, lo que influirá en la absorción de calor. Para promover su rendimiento, los investigadores intentan combinar cera con otros materiales, como agregar partículas metálicas, usar espuma metálica para cargar PCM, agregargrafito, nanotubo de carbono o grafito expandido, etc. El grafito expandido también puede frenar la llama causada por la fuga térmica.

El polímero hidrofílico también es un tipo de PCM para restringir la pista térmica. Los materiales poliméricos hidrófilos comunes son: dióxido de silicio coloidal, solución saturada de cloruro de calcio,Fosfato de tetraetilo, tetrafenilhidrogenofosfato, spoliacrilato de sodio, etc.

•  Material híbrido

La fuga térmica no se puede frenar si sólo confiamos en el aerogel. Para exitosamenteaislarel calor, necesitamos combinar el aerogel con PCM.

Además del material híbrido, también podemos construir material multicapa con varios coeficientes de conductividad térmica en diferentes direcciones. Podemos utilizar material de alta conductividad térmica para conducir el calor fuera del módulo y colocar material de aislamiento térmico entre las celdas para restringir la propagación térmica.

Conclusión

Controlar la propagación desbocada térmica es un tema complicado. Algunos fabricantes han creado algunas soluciones para suprimir la propagación del calor, pero todavía están buscando algo nuevo para reducir el coste y la influencia en la densidad de energía. Todavía nos estamos centrando en las últimas investigaciones. no hay“súper material" que puede bloquear totalmente la fuga térmica. Se requieren muchos experimentos para obtener las mejores soluciones.