تعد الإدارة الحرارية أحد أهم التحديات الهندسية في تصميم بطاريات المركبات الكهربائية الحديثة.
مع اتجاه حزم بطاريات المركبات الكهربائية نحو كثافة طاقة أعلى، وشحن أسرع، وقدرة خرج أعلى، وهياكل أكثر إحكامًا، يصبح التحكم في درجة حرارة الخلية أكثر صعوبة. نظام التبريد نفسه هو جزء واحد فقط من الحل. المواد الموضوعة بين الخلايا وهياكل التبريد وأغلفة الحزم والمكونات الأخرى تحدد مدى فعالية انتقال الحرارة - أو مدى فعالية حظرها.
لهذا السبب، يجب النظر إلى إدارة حرارة البطارية على أنها مزيج منالتبريد، ونقل الحرارة، والعزل، والمانعات، وانتشار الحرارة، والتسخين النشطبدلاً من كونها تقنية تبريد واحدة.
يستخدم نظام إدارة حرارة البطارية المصمم جيدًا عادةً عدة تقنيات مواد، حيث يتم اختيار كل مادة وفقًا لموقعها ووظيفتها المحددة داخل الحزمة.
بطاريات الليثيوم أيون حساسة لدرجة حرارة التشغيل. يمكن أن تتأثر أداء البطارية وسلوك التقادم وقدرة الشحن والسلامة بدرجة الحرارة.
تهدف العديد من استراتيجيات إدارة حرارة بطاريات المركبات الكهربائية إلى الحفاظ على درجات حرارة الخلايا ضمن نافذة تشغيل محكومة، عادةً حوالي15-40 درجة مئوية، اعتمادًا على كيمياء الخلية وظروف التشغيل ومتطلبات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية. تؤكد مراجعات الأبحاث أيضًا على أهمية التحكم الدقيق في درجة الحرارة لأداء البطارية وسلامتها وعمر الخدمة.
التحدي هو أن نظام التبريد يمكنه فقط التحكم في درجة الحرارة بفعالية عندما يمكن للحرارة الوصول إلى وسيط التبريد.
تحدد لوحة التبريد السائل أو قناة المبرد أو تيار الهواء شرط حدود التبريد. ومع ذلك، فإن كل واجهة بين الخلية ونظام التبريد تُدخل مقاومة حرارية.
الخطوة 2: تحديد المتطلب الحراري
حدد:
إذا كانت الواجهة تحتوي على فجوات هوائية مجهرية، أو ضغط غير كافٍ، أو سمك خط ربط مفرط، يمكن أن يصبح مسار الحرارة عنق زجاجة حتى عندما يمتلك نظام التبريد نفسه سعة كافية.
لهذا السبب، يعد اختيار المواد جزءًا أساسيًا من تصميم إدارة حرارة البطارية.
تحتوي حزمة البطارية الحديثة على عدة مناطق حرارية وحماية مختلفة.
كل منطقة تؤدي وظيفة مختلفة وبالتالي تتطلب استراتيجية مواد مختلفة.
| منطقة حزمة البطارية | الوظيفة الأساسية | تقنيات المواد النموذجية |
|---|---|---|
| خلية إلى خلية | انتشار حراري بطيء وتوفير عزل كهربائي | رغوة السيليكون، الأيروجل، الميكا، السيراميك |
| خلية/وحدة إلى لوحة تبريد | نقل الحرارة إلى نظام التبريد | وسادات حرارية، جل حراري، مواد سد الفجوات، مواد لاصقة |
| وحدة إلى إطار | نقل الحرارة وامتصاص الحركة الميكانيكية | وسادات حرارية، مواد سد الفجوات، مواد هيكلية |
| غلاف الحزمة | مانع ضد الماء والغبار والتعرض البيئي | حشوات رغوة السيليكون، مواد مانعة للتسرب |
| تشغيل المناخ البارد | تسخين الخلايا قبل أو أثناء الشحن | سخانات البولي إيميد، سخانات مطاط السيليكون |
| انتشار الحرارة | توزيع الحرارة الموضعية | مواد قائمة على الجرافيت والجرافين |
يجعل هذا النهج القائم على المناطق اختيار المواد أسهل لأن المهندس يمكنه أولاً تحديدما يحتاج كل واجهة إلى إنجازهثم اختيار فئة المواد المناسبة.
تعد واجهة الخلية إلى لوحة التبريد واحدة من أهم المسارات الحرارية في بطارية مركبة كهربائية مبردة بالسائل.
الهدف بسيط:
تقليل المقاومة الحرارية بين الخلية المولدة للحرارة وهيكل التبريد.
الهواء له موصلية حرارية تبلغ حوالي0.026 واط/متر.كلفنفقط، لذا يمكن للفجوات الهوائية غير المتحكم فيها أن تزيد بشكل كبير من مقاومة الواجهة.
تملأ مواد الواجهة الحرارية هذه الفجوات وتخلق مسارًا حراريًا أكثر استمرارية.
النهج الثلاثة الأكثر شيوعًا هي:
-
وسادات حرارية
-
مواد سد الفجوات الحرارية الموزعة
-
مواد لاصقة موصلة حرارياً
الوسادات الحرارية عبارة عن صفائح صلبة مرنة توضع بين مكون البطارية وهيكل التبريد.
وهي متوفرة في تركيبات السيليكون وغير السيليكون ويمكن قصها بأشكال مخصصة.
تشمل المزايا النموذجية:
-
لا توجد عملية معالجة
-
سهولة التركيب
-
هندسة دقيقة مقصوصة
-
عزل كهربائي جيد في الدرجات العازلة
-
إمكانية إعادة العمل في العديد من التطبيقات
-
سمك محكوم
تشمل معايير الاختيار الهامة:
-
عزل كهربائي
-
عزل كهربائي
-
الموصلية الحرارية
-
مقاومة اللهب
-
سلوك الانضغاط
-
انبعاثات منخفضة
-
5. هل يمكن للمورد تخصيص المادة؟
-
درجة حرارة التشغيل
قيمة موصلية حرارية عالية وحدها لا تضمن أداءً جيدًا للتطبيق.
على سبيل المثال، قد تحتوي وسادة صلبة جدًا على موصلية ممتازة ولكنها تتطلب ضغط تجميع مفرط لتحقيق اتصال سطحي وثيق. قد توفر مادة أكثر ليونة توافقًا أفضل بضغط أقل.
لذلك، يجب على المهندسين تقييمالمقاومة الحرارية تحت ضغط التجميع الفعلي وسمك خط الربطبدلاً من اختيار مادة بناءً على تصنيفها واط/م.كلفن فقط.
تعد مواد سد الفجوات الموزعة مفيدة بشكل خاص عندما تختلف فجوة الواجهة عبر تجميع البطارية.
على عكس الوسادة المقصوصة مسبقًا، يمكن لمادة سد الفجوات السائلة أو الهلامية أن تتوافق مع الهندسة الفعلية للواجهة.
هذا يجعل التكنولوجيا جذابة لـ:
-
واجهات الخلية إلى لوحة التبريد
-
هياكل الخلية إلى الحزمة
-
وحدات بطارية كبيرة المساحة
-
مكدسات تفاوت معقدة
-
خطوط إنتاج آلية
تتوفر تركيبات أحادية وثنائية الأجزاء.
تم تصميم المواد أحادية الجزء للمعالجة المتحكم فيها وفقًا للشروط المحددة من قبل الشركة المصنعة، بينما يتم خلط أنظمة الأجزاء الثنائية ومعالجتها بعد التوزيع.
تشمل المزايا الرئيسية:
-
توافق سطحي ممتاز
-
قدرة كبيرة على سد الفجوات
-
إجهاد ميكانيكي منخفض
-
توافق التوزيع الآلي
-
تقليل الاعتماد على هندسة الوسادة المقصوصة مسبقًا
تشمل الاعتبارات التصنيعية الرئيسية:
-
حجم التوزيع
-
نسبة الخلط لأنظمة الأجزاء الثنائية
-
4. ماذا يحدث بعد الشيخوخة طويلة الأمد؟
-
متطلبات إعادة العمل
-
متطلبات المعدات
-
التحكم في خط الربط
-
استراتيجية إعادة العمل
لإنتاج البطاريات بكميات كبيرة، يمكن أن تكون عوامل العملية هذه مهمة بنفس أهمية الموصلية الحرارية.
يعتمد الاختيار بين الوسادة ومادة سد الفجوات الموزعة بشكل أساسي على هندسة الواجهة وعملية التصنيع.
| عامل | وسادة حرارية | مادة سد الفجوات الحرارية |
|---|---|---|
| الشكل | ورقة معالجة مسبقًا | سائل/جل موزع |
| تغير الفجوة | الأفضل للفجوات المتحكم فيها | ممتازة للفجوات المتغيرة |
| التجميع | وضع بسيط | يتطلب التوزيع |
| المعالجة | لا معالجة | يعتمد على التركيبة |
| الأتمتة | سهولة الالتقاط والوضع | متوافقة للغاية مع التوزيع الآلي |
| إعادة العمل | أسهل بشكل عام | يعتمد على التركيبة |
| هندسة معقدة | محدودة بشكل الوسادة | توافق ممتاز |
| تطبيقات المساحات الكبيرة | ممكن | مفيد غالبًا |
لا توجد تقنية واحدة أفضل عالميًا.
يعتمد الاختيار الصحيح علىنطاق الفجوة، مكدس التفاوت، متطلبات الانضغاط، حجم الإنتاج، والهدف الحراريمواد الواجهة الحرارية
تتطلب بعض واجهات البطارية نقل الحرارة والربط الميكانيكي معًا.
يمكن للمواد اللاصقة الموصلة حرارياً توفير ربط دائم مع نقل الحرارة بعيدًا عن المكون.
يمكن النظر فيها لـ:
-
ربط المكونات الدائم
-
واجهات حرارية هيكلية
-
تطبيقات متعلقة بالناقلات
-
ربط مشتت الحرارة
-
المكونات التي لا يُفضل فيها استخدام المثبتات الميكانيكية
يمكن للأشرطة الموصلة حرارياً توفير طريقة تجميع أبسط للمكونات الأخف وزنًا.
ومع ذلك، فإن المواد اللاصقة والأشرطة أقل ملاءمة لإعادة العمل بشكل عام من الوسادات الحرارية. لذلك، يجب اختيارها عندما يكون الطبيعة الدائمة للمفصل مقبولة.
ليست كل المشاكل الحرارية ناتجة عن ضعف نقل الحرارة العمودي.
يمكن للخلايا المنشورية الكبيرة وتجميعات الخلايا الكيسية أيضًا أن تعاني من تدرجات درجة الحرارة عبر سطحها.
في هذه الحالات، يمكن لمواد انتشار الحرارة توزيع الحرارة جانبيًا قبل وصولها إلى واجهة التبريد الرئيسية.
تعد المواد القائمة على الجرافيت والجرافين أمثلة على المواد الحرارية غير المتناظرة التي يمكن أن توفر موصلية حرارية عالية في المستوى.
اعتمادًا على بنية المادة، يمكن لمشتتات الحرارة القائمة على الجرافيت أن تصل إلى قيم موصلية عالية جدًا في المستوى، حيث تتجاوز بعض المنتجات التجارية1000 واط/متر.كلفنمواد الواجهة الحرارية
تُستخدم هذه المواد بشكل عام كجزء من مكدس حراري بدلاً من استبدال مباشر لمادة الواجهة الحرارية الأساسية.
قد يكون الهيكل المبسط كالتالي:
خلية → مشتت حرارة → مادة واجهة حرارية (TIM) → لوحة تبريد
يساعد مشتت الحرارة على تقليل تركيز درجة الحرارة الموضعية، بينما توفر مادة الواجهة الحرارية الاتصال الحراري بهيكل التبريد.
على سبيل المثال، قد تتعرض البطارية لزيادة مؤقتة في توليد الحرارة أثناء:
الشحن السريع
التسارع عالي الطاقة
-
الكبح التجديدي
-
التفريغ عالي التيار
-
يمكن لمادة تغيير الطور امتصاص جزء من هذه الحرارة العابرة وتقليل معدل زيادة درجة الحرارة.
-
ومع ذلك، لا ينبغي اعتبار مادة تغيير الطور بديلاً لنظام تبريد نشط.
للمادة سعة حرارة كامنة محدودة. بمجرد استنفاد سعة تغيير الطور المتاحة، لا يمكن للمادة تغيير الطور توفير نفس تأثير التخزين المؤقت.
لذلك، تكون مادة تغيير الطور أكثر فعالية عند دمجها مع نظام مناسب لتبديد الحرارة.
تحدد الأدبيات المرجعية لعام 2024 حول إدارة حرارة بطاريات المركبات الكهربائية مناهج PCMs كواحدة من تقنيات الإدارة الحرارية السلبية أو الهجينة الهامة.
4. مواد العزل الحراري وحواجز الحريق
بينما تحتاج بعض أجزاء حزمة البطارية إلى نقل الحرارة بكفاءة، تحتاج مناطق أخرى إلى القيام بالعكس تمامًا.
الأيروجل
يمكن لبطانيات الأيروجل توفير موصلية حرارية منخفضة جدًا في هيكل رفيع.
ميزتها الرئيسية هي كفاءة العزل الحراري.
رغوة السيليكون
توفر رغوة السيليكون مزيجًا من:
العزل الحراري
استعادة الانضغاط
-
تصميم الغلاف الميكانيكي
-
العزل الكهربائي
-
خيارات مقاومة اللهب
-
UL 94 V-0
-
نادرًا ما يتم حل الهيكل الحراري لبطارية مركبة كهربائية بمادة واحدة.
-
وتصنيفات UL 94 V-0 وقدرات درجة حرارة تمتد إلى حوالي 200 درجة مئوية، اعتمادًا على الدرجة المحددة.
مواد الميكا والسيراميكيمكن لألواح الميكا والسيراميك توفير العزل الكهربائي والحماية من درجات الحرارة العالية.غالبًا ما يتم النظر فيها للتطبيقات التي يجب أن تتحمل فيها المادة تعرضًا حراريًا شديدًا أو توفر حاجزًا ماديًا بين مكونات البطارية.
الحماية من الهروب الحراري تتطلب أكثر من مادة واحدة
لا يمكن للعزل الحراري وحده منع كل حدث سلامة في البطارية.
يمكن أن تتضمن استراتيجية تخفيف الهروب الحراري الكاملة:
مراقبة الخلايا
العزل الحراري
-
حواجز مقاومة للحريق
-
هياكل تهوية
-
تصميم الغلاف الميكانيكي
-
أنظمة التبريد
-
مواد مقاومة للهب
-
يمكن استخدام معايير وطرق اختبار مثل
-
UL 2596
-
لتقييم الأداء الحراري والميكانيكي لمواد غلاف البطارية في ظل ظروف تمثل الهروب الحراري.
من المهم، لا ينبغي تفسير نتائج اختبار مستوى المواد على أنها ضمانات مباشرة لسلامة البطارية على مستوى النظام. يعتمد الأداء الفعلي على المادة والهندسة والسمك وتصميم الخلية وتكوين الاستخدام النهائي.5. مواد مانعة لتسرب حزمة البطاريةترتبط إدارة حرارة البطارية ارتباطًا وثيقًا بالحماية البيئية.
يجب أن يحمي غلاف البطارية المكونات الداخلية من الماء والغبار والرطوبة والاهتزاز ودورات درجة الحرارة.
تشمل المواصفات الهامة:
مجموعة الانضغاط
امتصاص الماء
نطاق درجة الحرارة
-
5. هل يمكن للمورد تخصيص المادة؟
-
خصائص الشد والتمزق
-
قوة العزل الكهربائي
-
لماذا تعتبر استراتيجية المواد المتكاملة مهمة
-
تفاوت القطع بالقالب
-
انبعاثات منخفضة
-
UL 94 V-0
-
قد يتم تحديده اعتمادًا على متطلبات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية والنظام. تصف UL تصنيفات UL 94 V بأنها تصنيفات قابلية اشتعال المواد بناءً على شروط اختبار محددة.
قد تنطبق أيضًا متطلبات الحماية من الدخول مثلIP67 أو IP68اعتمادًا على غلاف البطارية ومواصفات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية.
رغوة السيليكون لمنع تسرب بطاريات المركبات الكهربائيةيمكن لرغوة السيليكون الجمع بين وظائف منع التسرب والتوسيد والعزل في مادة واحدة.تشمل سلسلة Z-FOAM800 من ZIITEK، على سبيل المثال، درجات مصممة لمنع تسرب غلاف البطارية والحماية الحرارية. تشمل المواصفات المتاحة مجموعة انضغاط منخفضة، ومقاومة للهب UL 94 V-0، ومقاومة واسعة لدرجة الحرارة، مع قيم دقيقة تعتمد على الدرجة.
تؤثر المادة وهندسة الأخدود ونسبة الانضغاط والتفاوتات والتعرض البيئي جميعها على أداء منع التسرب طويل الأمد.
6. مواد التسخين لتشغيل المركبات الكهربائية في المناخ البارد
لا تتعلق إدارة حرارة البطارية بإزالة الحرارة فقط.
في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، قد تحتاج البطارية أيضًا إلى التسخين قبل أو أثناء الشحن.
لذلك، يمكن دمج عناصر تسخين مرنة في حزم البطاريات لرفع درجة حرارة الخلايا إلى نطاق تشغيل مناسب.
تشمل التقنيات الشائعة:
أفلام تسخين البولي إيميد
توفر سخانات البولي إيميد:
هيكل رفيع
مرونة عالية
-
أنماط تسخين مخصصة
-
مقاومة جيدة لدرجة الحرارة
-
سخانات مطاط السيليكون
-
توفر سخانات مطاط السيليكون:
-
هيكل مرن
متانة ميكانيكية
-
مناطق تسخين مخصصة
-
توافق مع هياكل حزم البطاريات
-
تشمل حلول سخانات Kheat من ZIITEK تقنيات سخانات قائمة على البولي إيميد والسيليكون، مع تصاميم مخصصة قادرة على كثافة طاقة تبلغ حوالي
-
1-2 واط/سم مربع
-
، اعتمادًا على التصميم والتطبيق.
يجب تصميم أنظمة التسخين مع مستشعرات درجة الحرارة وخوارزميات التحكم لتجنب تدرجات درجة الحرارة المفرطة أو السخونة الزائدة.كيف يغير تصميم الخلية إلى الحزمة (CTP) متطلبات الموادتقلل هياكل الخلية إلى الحزمة (CTP) أو تلغي بعض هياكل الوحدات التقليدية.
أفادت IDTechEx أن تصاميم CTP يمكن أن تقلل بشكل كبير من كمية مادة الواجهة الحرارية المستخدمة لأن الهيكل يزيل بعض الواجهات المرتبطة بالوحدات التقليدية.
في بعض تصاميم CTP، تصبح واجهة الخلية إلى لوحة التبريد المتبقية أكثر أهمية.
قد يحتاج المهندسون إلى إدارة:
مناطق واجهة أكبر
تنوع أبعاد أكبر
تمدد الخلية
-
متطلبات الانضغاط
-
استقرار ميكانيكي طويل الأمد
-
حركة القص
-
تطبيق آلي
-
نتيجة لذلك، يمكن أن يؤدي الاتجاه نحو عدد أقل من المواد إلى زيادة متطلبات الأداء الموضوعة على المواد المتبقية.
-
عزل كهربائي
-
يجب أن يبدأ اختيار المواد بالهيكل الحراري بدلاً من كتالوج المنتجات.
تتضمن عملية الاختيار العملية الخطوات التالية.
حدد كل واجهة بين الخلية المولدة للحرارة ووسيط التبريد.
على سبيل المثال:
ثم حدد المناطق الأخرى التي يجب فيها حظر الحرارة أو انتشارها أو منع تسربها أو توليدها بنشاط.
الخطوة 2: تحديد المتطلب الحراري
حدد:
أقصى درجة حرارة مسموح بها للخلية
معدل توليد الحرارة
-
مقاومة حرارية مستهدفة
-
مساحة الواجهة
-
نطاق درجة الحرارة المتوقع
-
لا تستخدم الموصلية الحرارية كمعيار اختيار وحيد.
-
الخطوة 3: تحديد هندسة الواجهة
-
قم بقياس:
الحد الأدنى للفجوة
التسطيح
-
خشونة السطح
-
تفاوت المكون
-
نطاق الانضغاط
-
تحدد هذه المعلومات ما إذا كانت وسادة حرارية أو مادة سد فجوات أو مادة لاصقة أو تقنية واجهة أخرى مناسبة.
-
الخطوة 4: تقييم المتطلبات الميكانيكية
-
ضع في اعتبارك:
قوة الانضغاط
تمدد الخلية
-
الاهتزاز
-
5. هل يمكن للمورد تخصيص المادة؟
-
حركة القص
-
مقاومة حرارية
-
يجب أن تظل مادة الواجهة الحرارية وظيفية طوال العمر الميكانيكي لحزمة البطارية.
-
الخطوة 5: التحقق من المتطلبات الكهربائية والسلامة
-
اعتمادًا على موقعها، قد تحتاج المادة إلى:
عزل كهربائي
مقاومة اللهب
-
نادرًا ما يتم حل الهيكل الحراري لبطارية مركبة كهربائية بمادة واحدة.
-
انبعاثات منخفضة
-
لماذا تعتبر استراتيجية المواد المتكاملة مهمة
-
الامتثال لـ REACH
-
يجب دائمًا التحقق من تصنيفات مستوى المواد مقابل متطلبات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية والنظام الفعلية.
-
الخطوة 6: التصميم للتصنيع
-
قد تظل مادة ممتازة تقنيًا غير مناسبة إذا لم يكن من الممكن تصنيعها بكفاءة.
قم بتقييم:
سرعة التوزيع
متطلبات الخلط
-
وقت المعالجة
-
توافق الأتمتة
-
استخدام المواد
-
متطلبات إعادة العمل
-
عمر التخزين
-
لإنتاج بطاريات المركبات الكهربائية بكميات كبيرة، يمكن أن يكون توافق عملية التصنيع تأثيرًا كبيرًا على التكلفة الإجمالية.
-
الخطوة 7: التحقق من صحة التجميع الكامل
-
أخيرًا، اختبر المادة في مكدس البطارية الفعلي.
قد تشمل التقييمات ذات الصلة:
الاهتزاز
شيخوخة الانضغاط
-
مجموعة الانضغاط
-
مقاومة حرارية
-
الالتصاق
-
مجموعة الانضغاط
-
عزل كهربائي
-
يمكن للمورد القادر على دعم التركيب والتحويل تقليل وقت التطوير.
-
5. هل يمكن للمورد تخصيص المادة؟
-
نادرًا ما يتم حل الهيكل الحراري لبطارية مركبة كهربائية بمادة واحدة.
-
ماذا يجب أن يسأل المهندسون مورد المواد الحرارية؟
قبل اختيار مادة لبرنامج بطارية مركبة كهربائية، يجدر طرح عدة أسئلة عملية على المورد.
1. ما هي المقاومة الحرارية الفعلية؟
اطلب:
الضغط
سمك خط الربط
-
درجة الحرارة
-
تكوين العينة
-
2. هل يمكن للمادة استيعاب الفجوة الفعلية؟
-
اطلب منحنيات الانضغاط والأداء عبر نطاق الفجوة الفعلي.
-
3. هل المادة متوافقة مع الإنتاج الآلي؟
معدات التوزيع
عمر الوعاء
-
ملف المعالجة
-
دقة التوزيع
-
4. ماذا يحدث بعد الشيخوخة طويلة الأمد؟
-
اطلب بيانات لـ:
-
الدورات الحرارية
الرطوبة
-
مجموعة الانضغاط
-
الضخ أو الهجرة
-
استقرار الالتصاق
-
5. هل يمكن للمورد تخصيص المادة؟
-
تتطلب تصميمات البطاريات غالبًا تخصيصًا لـ:
-
السمك
الصلابة
-
الموصلية الحرارية
-
الالتصاق
-
مقاومة اللهب
-
عزل كهربائي
-
يمكن للمورد القادر على دعم التركيب والتحويل تقليل وقت التطوير.
-
لماذا تعتبر استراتيجية المواد المتكاملة مهمة
-
نادرًا ما يتم حل الهيكل الحراري لبطارية مركبة كهربائية بمادة واحدة.
قد تجمع الحزمة النموذجية بين:
كل مادة تؤدي وظيفة مختلفة.
توفر ZIITEK، على سبيل المثال، مواد واجهة حرارية ومواد منع تسرب من رغوة السيليكون وحلول تسخين مرنة لتطبيقات المركبات الكهربائية والطاقة الجديدة. تشمل محفظتها الحالية للمركبات الكهربائية جل حراري لواجهات الخلية إلى لوحة التبريد، ووسادات حرارية من سلسلة TIF، ورغوة سيليكون Z-FOAM800، وحلول تسخين Kheat.
لا تكمن قيمة نهج المواد المتكامل في مجرد وجود المزيد من المنتجات. إنها القدرة على تقييم
المكدس الحراري والميكانيكي والكهربائي والبيئي بأكمله
كنظام واحد.
أسئلة متكررةما هي أفضل مادة واجهة حرارية لبطارية مركبة كهربائية؟لا توجد مادة واجهة حرارية عالمية أفضل. غالبًا ما تكون الوسادات الحرارية مناسبة للفجوات المتحكم فيها والتجميع البسيط، بينما تكون مواد سد الفجوات الحرارية الموزعة مفيدة للفجوات المتغيرة والهياكل المعقدة. يعتمد الاختيار الصحيح على المقاومة الحرارية والفجوة والانضغاط والعزل الكهربائي وعملية التصنيع ومتطلبات الموثوقية.
ما الفرق بين الوسادة الحرارية والجل الحراري؟
لماذا تستخدم مواد العزل الحراري بين خلايا البطارية؟
هل يمكن لمواد تغيير الطور أن تحل محل نظام تبريد البطارية؟
لماذا تستخدم أفلام التسخين في بطاريات المركبات الكهربائية؟
ما هي الموصلية الحرارية التي يجب أن تمتلكها مادة الواجهة الحرارية لبطارية مركبة كهربائية؟
ما الذي يجب مراعاته عند اختيار رغوة منع التسرب لبطاريات المركبات الكهربائية؟
هل يمكن لمورد واحد توفير جميع مواد الإدارة الحرارية لبطارية مركبة كهربائية؟
خاتمة
تحديًا هندسيًا للمواد بقدر ما هي تحديًا لنظام التبريد
يحدد الهيكل الحراري المكان الذي يمكن أن تذهب إليه الحرارة. تحدد المواد مدى كفاءة وصول الحرارة إلى تلك الوجهة - والمكان الذي يجب فيه حظر الحرارة أو انتشارها أو منع تسربها أو توليدها بدلاً من ذلك.بالنسبة لحزمة بطارية مركبة كهربائية حديثة، قد تتطلب الإدارة الحرارية الفعالة مزيجًا منسقًا من:مواد الواجهة الحرارية
مواد انتشار الحرارة
العزل الحراري
حواجز الحريق
-
مواد منع التسرب
-
أفلام التسخين
-
لذلك، فإن استراتيجية اختيار المواد الأكثر موثوقية ليست البحث عن مادة حرارية واحدة "أفضل". بدلاً من ذلك، يجب على المهندسين رسم مسار حرارة البطارية الكامل، وتحديد متطلبات كل منطقة، وتقييم الأداء الحراري والميكانيكي في ظل ظروف واقعية، والتحقق من صحة التجميع الكامل قبل الإنتاج.
-
مع تطور هياكل البطاريات نحو الخلية إلى الحزمة، وكثافة الطاقة الأعلى، والشحن الأسرع، فإن أهمية نهج المواد المتكامل هذا ستستمر في النمو فقط.



