Sfond

Il-propagazzjoni termali ta 'modulu tesperjenza l-istadji li ġejjin: Akkumulazzjoni tas-sħana wara abbuż termali taċ-ċelluli, runaway termali taċ-ċelluli u mbagħad runaway termali tal-modulu. Runaway termali minn ċellula waħda mhix influwenti; madankollu, meta s-sħana tinfirex għal ċelloli oħra, il-propagazzjoni tikkawża effett domino, li jwassal għar-runaway termali tal-modulu kollu, li jirrilaxxa enerġija massiva. Figura 1jurus ir-riżultat tat-test runaway termali. Il-modulu huwa fuq nar minħabba propagazzjoni irresistibbli.

Il-konduttività tas-sħana ġewwa ċellola tkun differenti skond direzzjonijiet differenti. Il-koeffiċjent tal-konduttività tas-sħana se jkun ogħla fid-direzzjoniparallelbil-qalba roll ta 'ċellola; filwaqt li d-direzzjoni li hija vertikali mal-qalba tar-roll għandha konduttività aktar baxxa. Għalhekk it-tixrid termali minn naħa għal oħra bejn iċ-ċelloli huwa aktar mgħaġġel milli jagħmel permezz ta 'tabs għal ċelloli. Għalhekk il-propagazzjoni tista' titqies bħala propagazzjoni ta' dimensjoni waħda. Peress li l-moduli tal-batteriji huma ddisinjati għal densità ta 'enerġija ogħla, l-ispazju bejn iċ-ċelloli qed isir iżgħar, li se jaggrava l-propagazzjoni termali. Għalhekk, it-trażżin jew l-imblukkar tat-tixrid tas-sħana fil-modulu se jitqies bħalaeffettive mod kif tnaqqas il-perikli. 

Il-mod kif irażżan ir-runaway termali f'modulu

Nistgħu trażżan runaway termali b'mod attiv jew passiv.

Trażżin attiv

Is-soppressjoni attiva tat-tixrid termali hija bbażata l-aktar fuq sistema ta 'ġestjoni termali, bħal:

1) Issettja l-pajpijiet tat-tkessiħ fuq il-qiegħ jew il-ġnub ta 'ġewwa ta' modulu, u imla b'likwidu li jkessaħ. Il-fluss tal-likwidu li jkessaħ jista 'effettivament inaqqas il-propagazzjoni.

2) Twaqqaf pajpijiet ta 'tifi tan-nar fuq il-parti ta' fuq ta 'modulu. Meta jkun hemm runaway termali, il-gass ta 'temperatura għolja rilaxxat mill-batterija se jqanqal il-pajpijiet biex jisprejjaw l-estinzjoni biex irażżnu l-propagazzjoni.

Madankollu, ġestjoni termali teħtieġ komponenti żejda, twassal għal spiża ogħla u densità ta 'enerġija aktar baxxa. Hemm ukoll il-possibbiltà li s-sistema ta' ġestjoni tista' ma tidħolx fis-seħħ.

Soppressjoni passiva

Is-soppressjoni passiva taħdem billi timblokka l-propagazzjoni permezz ta 'materjal adiabatiku bejn ċelloli runaway termali u ċelloli normali.

Normalment il-materjal għandu jidher fi:

1. Konduttività termali baxxa. Dan biex titbaxxa l-veloċità tat-tixrid tas-sħana.
2. Reżistenza għat-temperatura għolja. Il-materjal m'għandux isolvi taħt temperatura għolja u jitlef il-kapaċità tar-reżistenza termali.
3. Densità baxxa. Dan biex titbaxxa l-influwenza tar-rata tal-volum-enerġija u r-rata tal-massa-enerġija.

Il-materjal ideali jista' sadanittant jimblokka t-tixrid tas-sħana kif ukoll jassorbi s-sħana.

Analiżi fuq materjal

• Airgel

Airgel huwa msemmi bħala "l-eħfef materjal ta 'insulazzjoni tas-sħana". Hija mwettqa tajjeb fl-insulazzjoni tas-sħana u iżen dawl. Huwa użat ħafna fil-modulu tal-batterija għall-protezzjoni tal-propagazzjoni termali. Hemm ħafna tipi ta 'aerogel, bħal aerogel tad-dijossidu tas-silikon, aerogel, airgel tal-fibra tal-ħġieġ u fibra pre-ossidata. Saff ta 'insulazzjoni tas-sħana ta' l-Airgel ta 'materjali differenti għandhom impatt varji fuq runaway termali. Dan huwa minħabba li l-varjetà tal-koeffiċjent tal-konduttività termali, li hija relatata ħafna mal-mikro-istruttura tagħha. Figura 2 turi dehra SEM ta 'materjal differenti qabel u wara l-ħruq.

Ir-riċerka turi li għalkemm l-insulazzjoni tas-sħana tal-fibra hija aktar baxxa fil-prezz, il-prestazzjoni tal-imblukkar tal-propagazzjoni tas-sħana hija agħar minn materjal tal-airgel. Fost tipi differenti ta 'materjali ta' l-airgel, l-airgel tal-fibra pre-ossidati jwettaq l-aħjar, peress li jżomm l-istruttura wara l-ħruq. L-airgel tal-fibra taċ-ċeramika jaħdem tajjeb ukoll fl-insulazzjoni tas-sħana.

• Materjal tal-bidla fil-fażi

Il-materjal tal-bidla fil-fażi huwa wkoll użat ħafna għat-trażżin tal-propagazzjoni termali runaway minħabba s-sħana tal-ħażna tiegħu. Ix-xama 'hija PCM komuni, b'temperatura ta' bidla fil-fażi stabbli. Matul termalimaħruba, is-sħana hija rilaxxata bil-kbir. Għalhekk PCM għandu jkollu għoliprestazzjonili jassorbu s-sħana. Madankollu, ix-xama għandha konduttività baxxa tas-sħana, li se tinfluwenza l-assorbiment tas-sħana. Biex jippromwovu l-prestazzjoni tiegħu, ir-riċerkaturi jippruvaw jgħaqqdu x-xama 'ma' materjali oħra, bħaż-żieda ta 'partiċelli tal-metall, uża fowm tal-metall biex jgħabbi PCM, żidgrafita, tubu nano tal-karbonju jew grafita estiża, eċċ Grafita estiża tista 'wkoll trażżan il-fjamma kkawżata minn runaway termali.

Polimeru idrofiliku huwa wkoll tip ta 'PCM għat-trażżin tar-runway termali. Materjali tal-polimer idrofiliku komuni huma: dijossidu tas-silikon kollojdali, soluzzjoni saturata tal-klorur tal-kalċju,Tetraethyl phosphate, tetrafosfat tal-idroġenu tal-fenil, spoliakrilat tal-odju, eċċ.

•  Materjal ibridu

Runaway termali ma jistax jiġi mrażżan jekk niddependu biss fuq aerogel. Biex b'suċċessiżolais-sħana, għandna bżonn ngħaqqdu l-airgel ma PCM.

Minbarra l-materjal ibridu, nistgħu wkoll nibnu materjal b'ħafna saffi b'koeffiċjenti varji ta 'konduttività termali f'direzzjonijiet differenti. Nistgħu nużaw materjal ta 'konduttività termali għolja biex inwettqu s-sħana barra mill-modulu, u npoġġu materjal ta' insulazzjoni tas-sħana bejn iċ-ċelloli biex tirrestrinġi l-propagazzjoni termali.

Konklużjoni

Biex tikkontrolla l-propagazzjoni termali runaway huwa suġġett ikkumplikat. Xi manifatturi għamlu xi soluzzjonijiet biex jrażżnu t-tixrid tas-sħana, iżda għadhom qed ifittxu xi ħaġa ġdida, sabiex inaqqsu l-ispiża u l-influwenza fuq id-densità tal-enerġija. Għadna qed niffukaw fuq l-aħħar riċerka. M'hemm l-ebda“materjal super” li jistgħu jimblokkaw totalment runaway termali. Jeħtieġ ħafna esperimenti biex tikseb l-aħjar soluzzjonijiet.