Fonas

Modulio šiluminis sklidimas vyksta šiais etapais: šilumos kaupimasis po piktnaudžiavimo ląstelės terminiu, elemento terminis pabėgimas ir modulio terminis bėgimas. Terminis pabėgimas iš vienos ląstelės neturi įtakos; tačiau kai šiluma pasklis į kitas ląsteles, sklidimas sukels domino efektą, dėl kurio visas modulis nubėgs ir išskirs didžiulę energiją. 1 pavparodytiyra terminio pabėgimo bandymo rezultatas. Modulis dega dėl nenugalimo plitimo.

Šilumos laidumas ląstelės viduje skirsis priklausomai nuo skirtingų krypčių. Šilumos laidumo koeficientas bus didesnis kryptimilygiagrečiaisu ląstelės ritinine šerdimi; o kryptis, kuri yra vertikali ritinio šerdies atžvilgiu, turi mažesnį laidumą. Todėl terminis plitimas iš vienos pusės į kitą tarp ląstelių yra greitesnis nei per skirtukus į ląsteles. Todėl sklidimas gali būti vertinamas kaip vienmatis sklidimas. Kadangi akumuliatoriaus moduliai yra skirti didesniam energijos tankiui, tarpas tarp elementų mažėja, o tai pablogins šilumos sklidimą. Todėl šilumos plitimo modulyje slopinimas arba blokavimas bus laikomas apoveikisyra būdas sumažinti pavojų. 

Būdas slopinti šiluminį bėgimą modulyje

Galime sulaikyti šiluminį bėgimą aktyviai arba pasyviai.

Aktyvus slopinimas

Aktyvus šiluminio plitimo slopinimas daugiausia pagrįstas šilumos valdymo sistema, tokia kaip:

1) Įdėkite aušinimo vamzdžius modulio apačioje arba vidinėse pusėse ir užpildykite aušinimo skysčiu. Aušinimo skysčio tekėjimas gali veiksmingai sumažinti sklidimą.

2) Modulio viršuje pastatykite gaisro gesinimo vamzdžius. Kai bėga šiluminė temperatūra, iš akumuliatoriaus išsiskiriančios aukštos temperatūros dujos paskatins vamzdžius išpurkšti gesintuvą, kad slopintų plitimą.

Tačiau šiluminis valdymas reikalauja papildomų komponentų, todėl padidėja sąnaudos ir sumažėja energijos tankis. Taip pat yra tikimybė, kad valdymo sistema neįsigalios.

Pasyvus slopinimas

Pasyvus slopinimas blokuoja plitimą per adiabatinę medžiagą tarp termiškai pabėgusių ląstelių ir normalių ląstelių.

Paprastai medžiaga turi būti tokia:

1. Žemas šilumos laidumas. Taip siekiama sumažinti šilumos plitimo greitį.
2. Atsparumas aukštai temperatūrai. Medžiaga neturėtų ištirpti esant aukštai temperatūrai ir prarasti šiluminę varžą.
3. Mažas tankis. Taip siekiama sumažinti tūrio-energijos greičio ir masės-energijos greičio įtaką.

Tuo tarpu ideali medžiaga gali blokuoti šilumos plitimą ir sugerti šilumą.

Medžiagos analizė

• Aerogelis

Airgelis įvardijamas kaip „lengviausia šilumos izoliacinė medžiaga“. Jis gerai izoliuoja šilumą ir sveria šviesą. Jis plačiai naudojamas akumuliatoriaus modulyje apsaugai nuo šilumos plitimo. Yra daugybė aerogelio rūšių, tokių kaip silicio dioksido aerogelis, aerogelis, stiklo pluošto aerogelis ir iš anksto oksiduotas pluoštas. Įvairių medžiagų aerogelio šilumos izoliacijos sluoksnis turi skirtingą poveikį šiluminiam bėgimui. Taip yra dėl šilumos laidumo koeficiento įvairovės, kuri yra labai susijusi su jo mikro struktūra. 2 paveiksle parodyta skirtingų medžiagų SEM išvaizda prieš ir po degimo.

Tyrimai rodo, kad nors pluošto šilumos izoliacija yra pigesnė, šilumos plitimą blokuojanti medžiaga yra blogesnė nei aerogelio medžiaga. Iš įvairių rūšių aerogelio medžiagų geriausiai veikia iš anksto oksiduotas pluošto aerogelis, nes jis išlaiko struktūrą po nudegimo. Keraminio pluošto aerogelis taip pat gerai izoliuoja šilumą.

• Fazių keitimo medžiaga

Fazių keitimo medžiaga taip pat plačiai naudojama šiluminiam plitimui slopinti, nes ji kaupia šilumą. Vaškas yra įprastas PCM, turintis stabilią fazės kaitos temperatūrą. Termo metupabėgęs, masiškai išsiskiria šiluma. Todėl PCM turėtų būti didelispasirodymassugerti šilumą. Tačiau vaškas turi mažą šilumos laidumą, o tai turės įtakos šilumos absorbcijai. Siekdami pagerinti jo veikimą, mokslininkai bando derinti vašką su kitomis medžiagomis, pavyzdžiui, pridėti metalo dalelių, naudoti metalo putas PCM įkelti, pridėtigrafitas, anglies nanovamzdis arba išplėstas grafitas ir tt Išplėstas grafitas taip pat gali sulaikyti liepsną, kurią sukelia terminis bėgimas.

Hidrofilinis polimeras taip pat yra tam tikras PCM, skirtas šiluminiam kilimo ir tūpimo takui suvaržyti. Įprastos hidrofilinės polimerinės medžiagos yra: koloidinis silicio dioksidas, prisotintas kalcio chlorido tirpalas,Tetraetilo fosfatas, tetrafenilo vandenilio fosfatas, snatrio poliakrilatasir kt.

•  Hibridinė medžiaga

Terminis bėgimas negali būti suvaržytas, jei pasikliaujame tik aerogeliu. Kad sėkmingaiizoliuotišilumos, turime derinti aerogelį su PCM.

Be hibridinės medžiagos, galime sukonstruoti ir daugiasluoksnę medžiagą su įvairiais šilumos laidumo koeficientais skirtingomis kryptimis. Galime naudoti didelio šilumos laidumo medžiagą, kad pašalintume šilumą iš modulio, o tarp elementų dėti šilumos izoliacinę medžiagą, kad būtų apribotas šilumos sklidimas.

Išvada

Kontroliuoti šiluminį bėgimo plitimą yra sudėtingas dalykas. Kai kurie gamintojai padarė tam tikrų sprendimų šilumos plitimui slopinti, tačiau vis dar ieško kažko naujo, kad sumažintų savikainą ir įtaką energijos tankiui. Vis dar sutelkiame dėmesį į naujausius tyrimus. Nėra“super medžiaga“ kuris gali visiškai užblokuoti šiluminį bėgimą. Norint gauti geriausius sprendimus, reikia atlikti daugybę eksperimentų.