Фон

Распаўсюджванне цяпла модуля праходзіць наступныя этапы: назапашванне цяпла пасля цеплавога ўздзеяння клеткі, цеплавы ўцёк клеткі, а затым цеплавы ўцёкі модуля. Цеплавы ўцёкі ад адной клеткі не ўплываюць; аднак, калі цяпло распаўсюджваецца на іншыя клеткі, распаўсюджванне выкліча эфект даміно, што прывядзе да цеплавога ўцякання ўсяго модуля, вызваляючы велізарную энергію. Малюнак 1паказацьs вынік цеплавога выпрабавання на ўцёкі. Модуль гарыць з-за непераадольнага распаўсюджвання.

Цеплаправоднасць унутры клеткі будзе адрознівацца ў залежнасці ад розных напрамкаў. Каэфіцыент цеплаправоднасці будзе вышэй у бокпаралельназ рулонным стрыжнем клеткі; у той час як кірунак, вертыкальны да стрыжня рулона, мае меншую праводнасць. Таму цеплавое распаўсюджванне з боку ў бок паміж клеткамі адбываецца хутчэй, чым праз язычкі ў клеткі. Такім чынам, распаўсюджванне можна разглядаць як аднамернае распаўсюджванне. Паколькі акумулятарныя модулі распрацаваны для больш высокай шчыльнасці энергіі, прастора паміж элементамі становіцца ўсё меншай, што пагоршыць распаўсюджванне цяпла. Такім чынам, падаўленне або блакіроўка распаўсюджвання цяпла ў модулі будзе разглядацца якэфектёсць спосаб паменшыць небяспеку. 

Спосаб падаўлення цеплавых уцёкаў у модулі

Мы можам стрымліваць цеплавыя ўцёкі актыўна або пасіўна.

Актыўны душыць

Актыўнае падаўленне цеплавога распаўсюджвання ў асноўным заснавана на сістэме цеплавога кіравання, напрыклад:

1) Усталюйце астуджальныя трубы на дне або ўнутраных баках модуля і запоўніце іх астуджальнай вадкасцю. Паток астуджальнай вадкасці можа эфектыўна паменшыць распаўсюджванне.

2) Усталюйце трубы пажаратушэння на верхняй частцы модуля. Калі ёсць цеплавы ўцёкі, высокатэмпературны газ, які вылучаецца з батарэі, прымусіць трубы распыляць вогнетушыцель, каб спыніць распаўсюджванне.

Тым не менш, кіраванне тэмпературай патрабуе дадатковых кампанентаў, што прыводзіць да павышэння кошту і меншай шчыльнасці энергіі. Таксама існуе верагоднасць, што сістэма кіравання можа не ўступіць у сілу.

Пасіўнае падаўленне

Пасіўнае падаўленне дзейнічае, блакуючы распаўсюджванне праз адыябатычны матэрыял паміж клеткамі, якія ўцякаюць ад цеплавога ўздзеяння, і нармальнымі клеткамі.

Звычайна матэрыял павінен быць прадстаўлены ў:

1. Нізкая цеплаправоднасць. Гэта робіцца для таго, каб знізіць хуткасць распаўсюджвання цяпла.
2. Ўстойлівасць да высокіх тэмператур. Матэрыял не павінен рассыпацца пры высокай тэмпературы і губляць здольнасць тэрмічнага супраціву.
3. Нізкая шчыльнасць. Гэта робіцца для таго, каб знізіць уплыў хуткасці аб'ём-энергія і маса-энергія.

Ідэальны матэрыял можа тым часам блакаваць распаўсюджванне цяпла, а таксама паглынаць цяпло.

Аналіз матэрыялу

• Аэрагель

Аэрагель называюць «самым лёгкім цеплаізаляцыйным матэрыялам». Ён добра ўцяпляе і мае невялікі вага. Ён шырока выкарыстоўваецца ў батарэйным модулі для абароны ад цеплавога распаўсюджвання. Ёсць шмат відаў аэрагеля, напрыклад, аэрагель з дыяксіду крэмнію, аэрагель, аэрагель са шклянога валакна і папярэдне акісленае валакно. Цеплаізаляцыйны пласт аэрогеля з розных матэрыялаў аказвае рознае ўздзеянне на цеплавой ўцёкі. Гэта звязана з разнастайнасцю каэфіцыента цеплаправоднасці, які цесна звязаны з яго мікраструктурай. На малюнку 2 паказаны знешні выгляд рознага матэрыялу да і пасля апёку ў СЭМ.

Даследаванні паказваюць, што хоць валаконная цеплаізаляцыя ніжэйшая ў цане, прадукцыйнасць блакіроўкі распаўсюджвання цяпла горшая, чым аэрагелевы матэрыял. Сярод розных відаў аэрагелевых матэрыялаў аэрагель з папярэдне акісленага валакна працуе найлепшым чынам, паколькі ён захоўвае структуру пасля гарэння. Аэрагель з керамічнага валакна таксама добра працуе ў якасці цеплаізаляцыі.

• Матэрыял змены фазы

Матэрыял з фазавым змяненнем таксама шырока выкарыстоўваецца для падаўлення цеплавога распаўсюджвання з-за таго, што ён захоўвае цяпло. Воск - звычайны PCM са стабільнай тэмпературай змены фазы. Падчас тэрмбеглы, цяпло масава вылучаецца. Такім чынам, PCM павінен мець высокі ўзровеньпрадукцыйнасцьпаглынання цяпла. Аднак воск мае нізкую цеплаправоднасць, што ўплывае на паглынанне цяпла. Каб павысіць яго прадукцыйнасць, даследчыкі спрабуюць камбінаваць воск з іншымі матэрыяламі, напрыклад, дадаваць металічныя часціцы, выкарыстоўваць металічную пену для загрузкі PCM, дадавацьграфіт, вугляродныя нанатрубы або пашыраны графіт і г. д. Пашыраны графіт таксама можа стрымліваць полымя, выкліканае цеплавым уцёкам.

Гідрафільны палімер таксама з'яўляецца своеасаблівым PCM для абмежавання цеплавой ВПП. Распаўсюджанымі гідрафільнымі палімернымі матэрыяламі з'яўляюцца: калоідны дыяксід крэмнія, насычаны раствор хларыду кальцыя,Тетраэтилфосфат, тэтрафенилгидрофосфат, сполиакрилат одиумі г.д.

•  Гібрыдны матэрыял

Цеплавы ўцёкі немагчыма стрымаць, калі мы спадзяемся толькі на аэрагель. Каб паспяховаізалявацьцяпла, нам трэба аб'яднаць аэрогель з PCM.

Акрамя гібрыднага матэрыялу, мы таксама можам стварыць шматслаёвы матэрыял з рознымі каэфіцыентамі цеплаправоднасці ў розных напрамках. Мы можам выкарыстоўваць матэрыял з высокай цеплаправоднасцю для адводу цяпла з модуля і пакласці цеплаізаляцыйны матэрыял паміж клеткамі, каб абмежаваць распаўсюджванне цяпла.

Заключэнне

Кантраляваць распаўсюд цеплавых уцёкаў - складаная тэма. Некаторыя вытворцы зрабілі некаторыя рашэнні для падаўлення распаўсюджвання цяпла, але яны ўсё яшчэ шукаюць нешта новае, каб знізіць кошт і ўплыў на шчыльнасць энергіі. Мы ўсё яшчэ засяроджваемся на апошніх даследаваннях. Няма«супер матэрыял» якія могуць цалкам блакаваць цеплавыя ўцёкі. Каб атрымаць найлепшыя рашэнні, трэба шмат эксперыментаў.