Позадина

Топлотно ширење модула пролази кроз следеће фазе: акумулација топлоте након термичке злоупотребе ћелије, топлотни бекство ћелије и затим топлотни бекство модула. Термички бекство из једне ћелије није утицајно; међутим, када се топлота прошири на друге ћелије, ширење ће изазвати домино ефекат, што ће довести до топлотног бекства целог модула, ослобађајући огромну енергију. Слика 1сховс резултат термичког теста. Модул гори због неодољивог ширења.

Топлотна проводљивост унутар ћелије биће различита у различитим правцима. Коефицијент топлотне проводљивости биће већи у правцупаралелноса роло језгром ћелије; док правац који је вертикалан у односу на језгро ролне има мању проводљивост. Због тога је топлотно ширење са једне на другу страну између ћелија брже него преко картица до ћелија. Стога се пропагација може посматрати као једнодимензионално ширење. Како су модули батерија дизајнирани за већу густину енергије, простор између ћелија је све мањи, што ће погоршати топлотно ширење. Стога ће се сузбијање или блокирање ширења топлоте у модулу сматрати каоефекатиновативан начин за смањење опасности. 

Начин сузбијања топлотног бекства у модулу

Можемо активно или пасивно обуздати топлотни бег.

Активно сузбијање

Активно сузбијање топлотног ширења се углавном заснива на систему управљања топлотом, као што су:

1) Поставите расхладне цеви на дно или унутрашње стране модула и напуните расхладном течношћу. Проток расхладне течности може ефикасно смањити ширење.

2) Поставите цеви за гашење пожара на горњи модул. Када дође до топлотног одласка, гас високе температуре који се ослобађа из батерије ће покренути цеви да прскају средство за гашење како би се сузбило ширење.

Међутим, управљање топлотом захтева додатне компоненте, што доводи до већих трошкова и мање густине енергије. Такође постоји могућност да систем управљања можда неће ступити на снагу.

Пасивно потискивање

Пасивна супресија функционише тако што блокира ширење кроз адијабатски материјал између термички одбеглих ћелија и нормалних ћелија.

Обично материјал треба да садржи:

1. Ниска топлотна проводљивост. Ово је да се смањи брзина ширења топлоте.
2. Отпорност на високе температуре. Материјал не би требало да се отапа под високим температурама и изгуби способност топлотне отпорности.
3. Мала густина. Ово је да би се смањио утицај стопе запремине-енергије и масе-енергијске стопе.

Идеалан материјал може у међувремену да блокира ширење топлоте, као и да апсорбује топлоту.

Анализа на материјалу

• Аерогел

Аерогел је назван „најлакшим материјалом за топлотну изолацију“. Добро се изводи у топлотној изолацији и лаганој тежини. Широко се користи у батеријском модулу за заштиту од топлотног ширења. Постоји много врста аерогела, као што су аерогел силицијум диоксида, аерогел, аерогел од стаклених влакана и пре-оксидована влакна. Аерогел топлотно изолациони слој од различитих материјала има различит утицај на топлотно одбијање. То је због разноликости коефицијента топлотне проводљивости, који је у великој мери повезан са његовом микро структуром. Слика 2 приказује СЕМ изглед различитог материјала пре и после сагоревања.

Истраживања показују да иако је топлотна изолација од влакана нижа по цени, учинак блокирања ширења топлоте је лошији од аерогел материјала. Међу различитим врстама аерогел материјала, аерогел од преоксидисаних влакана се најбоље понаша, јер одржава структуру након сагоревања. Аерогел од керамичких влакана такође има добре резултате у топлотној изолацији.

• Материјал за промену фазе

Материјал за промену фазе се такође широко користи за сузбијање ширења топлотног бекства због складиштења топлоте. Восак је уобичајени ПЦМ, са стабилном температуром промене фазе. Током термичкебегунац, топлота се масовно ослобађа. Стога ПЦМ треба да има високперформансеапсорбовања топлоте. Међутим, восак има ниску топлотну проводљивост, што ће утицати на апсорпцију топлоте. Да би промовисали његов учинак, истраживачи покушавају да комбинују восак са другим материјалима, као што је додавање металних честица, користе металну пену за пуњење ПЦМ-а, додајуграфит, угљеничне нано цеви или експандирани графит, итд. Експандирани графит такође може да обузда пламен изазван топлотним бежањем.

Хидрофилни полимер је такође врста ПЦМ-а за задржавање термалне писте. Уобичајени хидрофилни полимерни материјали су: колоидни силицијум диоксид, засићени раствор калцијум хлорида,Тетраетил фосфат, тетрафенил хидроген фосфат, содијум полиакрилат, итд.

•  Хибридни материјал

Термални бег се не може обуздати ако се ослањамо само на аерогел. Да успешноизоловатитоплоте, морамо комбиновати аерогел са ПЦМ.

Поред хибридног материјала, можемо конструисати и вишеслојни материјал са различитим коефицијентима топлотне проводљивости у различитим правцима. Можемо да користимо материјал високе топлотне проводљивости да одведемо топлоту из модула и ставимо топлотноизолациони материјал између ћелија да бисмо ограничили ширење топлоте.

Закључак

Контрола топлотног бежећег ширења је компликована тема. Неки произвођачи су направили нека решења за сузбијање ширења топлоте, али још увек траже нешто ново, како би смањили цену и утицај на густину енергије. Још увек се фокусирамо на најновија истраживања. Не постоји“супер материјал” који може у потпуности да блокира топлотни бег. Потребно је много експеримената да би се добила најбоља решења.