Zarządzanie cieplne jest jednym z najważniejszych wyzwań inżynierskich w nowoczesnej konstrukcji akumulatorów pojazdów elektrycznych.
W miarę jak akumulatory elektryczne zmierzają w kierunku większej gęstości energii, szybszego ładowania, większej mocy i bardziej kompaktowej architektury, kontrolowanie temperatury komórki staje się coraz trudniejsze.Sam system chłodzenia jest tylko jedną częścią rozwiązaniaMateriały umieszczone pomiędzy ogniwami, konstrukcjami chłodzącymi, obudowkami opakowań i innymi elementami określają, jak skutecznie ciepło może przemieszczać się lub jak skutecznie może być blokowane.
Z tego powodu zarządzanie cieplne akumulatorów należy postrzegać jako połączeniechłodzenie, przenoszenie ciepła, izolacja, uszczelnienie, rozpraszanie ciepła i aktywne ogrzewaniezamiast jako pojedyncza technologia chłodzenia.
Dobrze zaprojektowany system zarządzania cieplnym baterii zazwyczaj wykorzystuje kilka technologii materiałowych, przy czym każdy materiał jest wybierany w zależności od jego konkretnej lokalizacji i funkcji w opakowaniu.
Akumulatory litowo-jonowe są wrażliwe na temperaturę pracy.
Wiele strategii zarządzania cieplnym akumulatorami EV ma na celu utrzymanie temperatur komórek w kontrolowanym oknie operacyjnym, zwykle około15°C do 40°CBadania naukowe podkreśliły również znaczenie precyzyjnej regulacji temperatury dla wydajności baterii,bezpieczeństwo i żywotność.
Problem polega na tym, że system chłodzenia może skutecznie kontrolować temperaturę tylko wtedy, gdy ciepło może dotrzeć do środka chłodzącego.
Płytka chłodząca, kanał płynu chłodzącego lub strumień powietrza ustalają warunki graniczne chłodzenia.
Na przykład:
Komórka → TIM → Płytka chłodna → płyn chłodniczy
Jeżeli interfejs zawiera mikroskopijne szczeliny powietrza, niewystarczającą kompresję lub nadmierną grubość linii wiązania,ścieżka cieplna może stać się wąskim gardłem nawet wtedy, gdy sam system chłodzenia ma wystarczającą pojemność.
Dlatego wybór materiału jest istotną częścią projektowania zarządzania cieplnym baterii.
Nowoczesny zestaw akumulatorów zawiera kilka różnych stref termicznych i ochronnych.
Każda strefa pełni inną funkcję i dlatego wymaga innej strategii materialnej.
| Strefa akumulatorów | Funkcja podstawowa | Typowe technologie materiałowe |
|---|---|---|
| Komórka do komórki | Powolne rozprzestrzenianie się cieplne i zapewnienie izolacji elektrycznej | Pianka silikonowa, aerogel, błyskawica, ceramika |
| Płytka do chłodzenia ogniw/modulu | Przeniesienie ciepła do układu chłodzenia | Podkładki termiczne, żele termiczne, wypełniacze luki, kleje |
| Moduł do ramki | Przeniesienie ciepła i absorpcja ruchu mechanicznego | Podkładki termiczne, wypełniacze luki, materiały konstrukcyjne |
| Opakowanie | Uszczelnienie przed wodą, pyłem i narażeniem na działanie środowiska | Zestawy silikonowe, materiały uszczelniające |
| Działanie w zimnym klimacie | Komórki do podgrzewania przed lub podczas ładowania | Ogrzewacze poliamid, grzewacze z gumy silikonowej |
| Rozprzestrzenianie ciepła | Rozdzielenie ciepła lokalnego | Materiały na bazie grafitu i grafenu |
To podejście oparte na strefie ułatwia wybór materiału, ponieważ inżynier może najpierw zdefiniowaćco każdy interfejs musi osiągnąćNastępnie wybierz odpowiednią klasę materiału.
Interfejs komórki do płyty chłodnej jest jedną z najważniejszych ścieżek termicznych w baterii elektrycznej chłodzonej cieczem.
Cel jest prosty:
Minimalizować opór termiczny pomiędzy ogniwem wytwarzającym ciepło a konstrukcją chłodzącą.
Powietrze ma przewodność cieplną tylko około00,026 W/m·K, więc niekontrolowane szczeliny powietrza mogą znacząco zwiększyć opór interfejsu.
Materiały termiczne wypełniają te luki i tworzą bardziej ciągłą ścieżkę termiczną.
Trzy najczęściej stosowane podejścia to:
-
Podkładki termiczne
-
Wyrzucane termiczne wypełniacze luki
-
Pozostałe materiały chemiczne
Podkładki termiczne to zgodne z normą blachy stałe umieszczone pomiędzy komponentem akumulatora a konstrukcją chłodzącą.
Dostępne są w postaci silikonowej i nie silikonowej i można je wycinać na zamówienie.
Typowe zalety obejmują:
-
Brak procesu utwardzania
-
Łatwa instalacja
-
Precyzyjna geometria wycięta na masce
-
Dobra izolacja elektryczna w klasie izolacji
-
Możliwość ponownej pracy w wielu zastosowaniach
-
Gęstość kontrolowana
Ważne parametry wyboru obejmują:
-
Przewodność cieplna
-
Impedancja cieplna
-
Gęstość
-
Twardość
-
Zachowanie sprężania
-
Siła dielektryczna
-
Zestaw sprężania
-
Temperatura pracy
Wysoka wartość przewodności cieplnej sama w sobie nie gwarantuje dobrej sprawności zastosowania.
Na przykład bardzo twarda podkładka może mieć doskonałą przewodność, ale wymaga nadmiernego ciśnienia montażowego, aby osiągnąć intymny kontakt powierzchniowy.Miękki materiał może zapewnić lepszą zgodność przy niższym ciśnieniu.
Dlatego inżynierowie powinni oceniaćimpedancja termiczna pod rzeczywistym ciśnieniem montażu i grubość linii wiązania, zamiast wybierać materiał wyłącznie według jego wartości W/m·K.
Wypełniacze szczelin są szczególnie przydatne, gdy szczelina interfejsu różni się w całym zestawie baterii.
W przeciwieństwie do podkładki wstępnie wyciętej, wypełniacz luki na bazie płynu lub żelu może być zgodny z rzeczywistą geometrią interfejsu.
Dzięki temu technologia ta jest atrakcyjna dla:
-
Interfejs komórki do płyty chłodnej
-
Architektura Cell-to-Pack
-
Moduły akumulatorów o dużej powierzchni
-
Złożone stosy tolerancji
-
Automatyczne linie produkcyjne
Dostępne są preparaty z jednej i dwóch części.
Materiały z jednej części są przeznaczone do kontrolowanego utwardzania zgodnie ze specyfikowanymi warunkami producenta, podczas gdy systemy z dwóch części są mieszane i utwardzane po rozdaniu.
Główne zalety obejmują:
-
Doskonała zgodność powierzchni
-
Duża zdolność wypełniania luk
-
Niskie naprężenie mechaniczne
-
Kompatybilność z automatyczną dystrybucją
-
Zmniejszona zależność od geometrii podkładki przedciętej
Główne względy produkcyjne to:
-
Objętość wydania
-
Współczynnik mieszania dla systemów dwustronnych
-
Żywotność garnka
-
Czas wyleczenia
-
Wymagania dotyczące wyposażenia
-
Kontrola linii obligacji
-
Strategia przebudowy
W przypadku produkcji akumulatorów o dużej objętości te czynniki procesu mogą być równie ważne jak przewodność cieplna.
Wybór pomiędzy podkładką a wypełniaczem szczelin zależy przede wszystkim od geometrii interfejsu i procesu produkcji.
| Czynniki | Podkładka termiczna | Wypełniacz cieplny |
|---|---|---|
| Formularz | Płytki pre-tresowane | Wyrzucony płyn/gel |
| Zmiana przepaści | Najlepiej dla kontrolowanych luk | Doskonałe dla zmiennych luk |
| Zgromadzenie | Proste umieszczenie | Wymaga wydania |
| Lekarstwo | Nie ma lekarstwa. | W zależności od postaci |
| Automatyzacja | Łatwy wybór i miejsce | Wysoce kompatybilny z automatyczną dystrybucją |
| Przetwarzanie | Ogólnie łatwiejsze | Zależy od postaci |
| Złożona geometria | Ograniczenie według kształtu podkładki | Doskonała zgodność |
| Aplikacje na dużych obszarach | Możliwe | Często korzystne |
Żadna z tych technologii nie jest lepsza.
Prawidłowy wybór zależyzakres przerwy, stos tolerancji, wymagania kompresji, wielkość produkcji i docelowy poziom cieplny.
Niektóre interfejsy baterii wymagają zarówno transferu cieplnego, jak i mechanicznego mocowania.
Przyczepy przewodzące ciepło mogą zapewnić trwałe połączenie, jednocześnie przeprowadzając ciepło z dala od elementu.
Mogą być one uwzględnione w odniesieniu do:
-
Stałe mocowanie części
-
Interfejsy termiczne strukturalne
-
Aplikacje związane z pasem przenośnym
-
Załącznik rozpraszacza ciepła
-
Części, w których niepożądane są mechaniczne elementy mocujące
Taśmy przewodzące ciepło mogą zapewnić prostszą metodę montażu dla lżejszych elementów.
Jednak kleje i taśmy są na ogół mniej wygodne do przetworzenia niż podkładki termiczne.
Nie wszystkie problemy cieplne są spowodowane słabym pionowym transferem ciepła.
Duże komórki pryzmatyczne i zestawy komórek z torbą mogą również doświadczać gradientów temperatury na całej powierzchni.
W takich sytuacjach materiały rozpraszające ciepło mogą rozprowadzać ciepło bocznie, zanim dotrze do głównego interfejsu chłodzenia.
Materiały na bazie grafitu i grafenu są przykładami materiałów termicznych anisotropowych, które mogą zapewniać wysoką przewodność cieplną w samolocie.
W zależności od architektury materiału rozpraszacze ciepła na bazie grafitu mogą osiągać bardzo wysokie wartości przewodności wewnątrz płaszczyzny, w niektórych produktach handlowych przekraczające1,000 W/m·K.
Materiały te są zazwyczaj stosowane jako część stosu termicznego, a nie jako bezpośredni zastępca podstawowego TIM.
Uproszczoną strukturą może być:
Komórka → Rozpraszacz ciepła → TIM → Płytka zimna
Rozpraszacz ciepła pomaga zmniejszyć koncentrację lokalnej temperatury, natomiast TIM zapewnia kontakt cieplny z konstrukcją chłodzącą.
Materiały do zmiany fazy (PCM) wchłaniają ciepło podczas przejścia fazowego.
Dzięki temu są przydatne w zastosowaniach, w których obciążenie cieplne zawiera krótkotrwałe szczyty.
Na przykład akumulator może doświadczyć tymczasowego wzrostu wytwarzania ciepła podczas:
-
Szybkie ładowanie
-
Wzmocnienie o dużej mocy
-
hamowanie regeneracyjne
-
Wyrzuty wysokiego prądu
PCM może pochłaniać część tego przejściowego ciepła i zmniejszać tempo wzrostu temperatury.
PCM nie powinien jednak być uważany za zamiennik systemu chłodzenia aktywnego.
Materiał ma ograniczoną zdolność cieplną, a po wyczerpaniu dostępnej zdolności zmiany fazy PCM nie może już zapewniać tego samego efektu buforowania.
W związku z tym PCM jest najskuteczniejsze w połączeniu z odpowiednim systemem odbioru ciepła.
W literaturze przeglądowej z 2024 r. dotyczącej zarządzania cieplnym akumulatorami pojazdów elektrycznych podkreślono, że podejście oparte na PCM jest jedną z ważnych technologii zarządzania cieplnym biernego lub hybrydowego.
Podczas gdy niektóre części akumulatora muszą skutecznie przenosić ciepło, inne muszą robić dokładnie odwrotnie.
Między komórkami mogą być potrzebne materiały spowalniające rozprzestrzenianie się ciepła i zapewniające izolację elektryczną.
Do najczęściej stosowanych technologii materiałowych należą:
Koce na bazie aerogelu mogą zapewniać bardzo niską przewodność cieplną w cienkiej strukturze.
Ich główną zaletą jest skuteczność izolacji termicznej.
Jednakże ochrona mechaniczna może być wymagana, ponieważ niektóre konstrukcje aerogelu mogą być wrażliwe na kompresję, ścieranie i obsługę.
Pianka silikonowa zapewnia połączenie:
-
Izolacja termiczna
-
Podkładki
-
Odzyskiwanie po sprężeniu
-
Odporność środowiskowa
-
Izolacja elektryczna
-
Opcje opóźniające płomień
Na przykład rodzina Z-FOAM800 firmy ZIITEK obejmuje gatunki o przewodności cieplnej około00,06 W/m·K, UL 94 V-0 i możliwości temperatury do około 200°C, w zależności od konkretnej klasy.
Mica i arkusze ceramiczne mogą zapewniać izolację elektryczną i ochronę przed wysokimi temperaturami.
Często są one rozpatrywane w zastosowaniach, w których materiał musi wytrzymać silne działanie cieplne lub stanowić fizyczną barierę między komponentami baterii.
Odpowiedni materiał zależy od architektury baterii, scenariusza zdarzenia termicznego i obowiązujących wymogów bezpieczeństwa.
Sama izolacja cieplna nie może zapobiec każdemu zdarzeniu związanemu z bezpieczeństwem baterii.
Kompletna strategia ograniczania emisji cieplnej może obejmować:
-
Urządzenia sterujące systemu zarządzania bateriami
-
Monitorowanie komórek
-
Izolacja termiczna
-
Ograniczenia ognioodporne
-
Systemy wentylacyjne
-
Projektowanie obudowy mechanicznej
-
Systemy chłodzenia
-
Materiały opóźniające płomień
Standardy i metody badań, takie jak:UL 2596może być stosowany do oceny właściwości termicznych i mechanicznych materiałów obudowy akumulatora w warunkach reprezentatywnych dla ucieczki termicznej.
Należy pamiętać, że wyniki badań na poziomie materiału nie powinny być interpretowane jako bezpośrednie gwarancje bezpieczeństwa baterii na poziomie systemu.konstrukcja ogniw i konfiguracja do użytku końcowego.
Zarządzanie energią cieplną baterii jest ściśle związane z ochroną środowiska.
Obudowa akumulatora musi chronić elementy wewnętrzne przed wodą, pyłem, wilgotnością, wibracjami i zmianami temperatury.
W związku z tym materiał uszczelniający musi utrzymywać siłę kompresji i uszczelniającą przez cały wymagany okres użytkowania.
Ważne specyfikacje obejmują:
-
Zestaw sprężania
-
Wchłanianie wody
-
Zakres temperatury
-
Odporność na płomień
-
Właściwości rozciągające i łzawiące
-
Siła dielektryczna
-
Odporność środowiskowa
-
Tolerancja cięcia drukarką
W przypadku zastosowań wymagających opóźnienia płomienia,UL 94 V-0UL opisuje wartości UL 94 V jako klasyfikacje łatwopalności materiału na podstawie określonych warunków badań.
Wymagania dotyczące ochrony przed wejściem, takie jak:IP67 lub IP68może również mieć zastosowanie w zależności od obudowy akumulatora i specyfikacji OEM.
Pianka silikonowa może łączyć funkcje uszczelniające, amortyzujące i izolacyjne w jednym materiale.
Na przykład seria Z-FOAM800 firmy ZIITEK obejmuje klasy przeznaczone do uszczelniania obudowy akumulatora i ochrony termicznej.UL 94 V-0 Odporność na płomień i szeroka odporność na temperaturę, z dokładnymi wartościami w zależności od klasy.
W przypadku zastosowań z akumulatorami inżynierowie powinni oceniać kompletny projekt uszczelnienia, a nie wybierać materiał uszczelniający w oparciu tylko o zestaw kompresyjny.
Materiał, geometria rowu, współczynnik kompresji, tolerancje i narażenie na działanie środowiska wpływają na długoterminową wydajność uszczelniania.
Zarządzanie energią cieplną akumulatora to nie tylko usunięcie ciepła.
W środowiskach o niskiej temperaturze akumulator może również wymagać podgrzewania przed lub podczas ładowania.
Niskie temperatury mogą zmniejszyć dostępną moc i wydajność ładowania.w zależności od chemii komórki i warunków ładowania.
W związku z tym elastyczne elementy grzewcze mogą być zintegrowane z akumulatorami, aby podnieść temperaturę komórki do odpowiedniego zakresu działania.
Do powszechnych technologii należą:
Ogrzewacze poliamidowe oferują:
-
Cienka konstrukcja
-
Niska waga
-
Wysoka elastyczność
-
Niestandardowe wzory ogrzewania
-
Dobra odporność na temperaturę
Ogrzewacze z gumy silikonowej oferują:
-
Elastyczna konstrukcja
-
Dobra odporność na działanie środowiska
-
Trwałość mechaniczna
-
Obszary ogrzewania na zamówienie
-
Kompatybilność z konstrukcjami akumulatorów
Rozwiązania grzejników Kheat firmy ZIITEK obejmują technologie grzejników na bazie poliamidu i silikonu, z dostosowanymi projektami zdolnymi doGęstość mocy 1 ‰ 2 W/cm2, w zależności od konstrukcji i zastosowania.
Systemy grzewcze powinny być zaprojektowane wraz z czujnikami temperatury i algorytmami sterowania w celu uniknięcia nadmiernego gradientu temperatury lub przegrzania.
Architektura CTP zmniejsza lub eliminuje niektóre tradycyjne struktury modułów.
IDTechEx poinformował, że projekty CTP mogą znacząco zmniejszyć ilość wykorzystywanych TIM, ponieważ architektura eliminuje niektóre interfejsy związane z konwencjonalnymi modułami.
Jednak zmniejszenie liczby warstw TIM nie eliminuje potrzeby starannego projektowania interfejsu.
W niektórych konstrukcjach CTP pozostałe interfejs komórki do płyty zimnej staje się jeszcze ważniejsze.
Inżynierowie mogą potrzebować zarządzania:
-
Większe powierzchnie interfejsów
-
Większa zmiana wymiarów
-
Rozszerzenie komórek
-
Wymogi dotyczące kompresji
-
Długotrwała stabilność mechaniczna
-
Impedancja cieplna
-
Automatyczne stosowanie
W rezultacie tendencja do zmniejszenia ilości materiałów może faktycznie zwiększyć wymagania dotyczące wydajności pozostałych materiałów.
Wybór materiału powinien zacząć się od architektury termicznej, a nie od katalogu produktów.
Praktyczny proces selekcji obejmuje następujące kroki.
Zidentyfikować każdy interfejs pomiędzy ogniwem wytwarzającym ciepło a środkiem chłodzącym.
Na przykład:
Komórka → TIM → Płytka chłodna → płyn chłodniczy
Następnie należy określić inne obszary, w których ciepło musi zostać zablokowane, rozproszone, uszczelnione lub aktywnie wytwarzane.
Określ:
-
Maksymalna dopuszczalna temperatura komory
-
Maksymalna różnica temperatur między komórkami
-
Wskaźnik wytwarzania ciepła
-
Cel odporności termicznej
-
Powierzchnia interfejsu
-
Oczekiwany zakres temperatur
Nie należy używać przewodności cieplnej jako jedynego kryterium wyboru.
Środek:
-
Minimalna luka
-
Maksymalna przepaść
-
Płaskość
-
Nierówność powierzchni
-
Tolerancja składników
-
Zakres kompresji
Informacje te określają, czy odpowiednia jest podkładka termiczna, wypełniacz luki, klej lub inna technologia interfejsu.
Rozważmy:
-
Siła sprężania
-
Zestaw sprężania
-
Rozszerzenie komórek
-
Wibracje
-
Szok.
-
Ruch strzykawki
-
Długotrwałe złagodzenie stresu
TIM musi pozostawać w stanie funkcjonowania przez cały czas eksploatacji baterii.
W zależności od lokalizacji materiał może wymagać:
-
Izolacja elektryczna
-
Siła dielektryczna
-
Odporność na płomień
-
Niski poziom dymu
-
Niskie wydzielanie gazu
-
Zgodność z RoHS
-
Zgodność z rozporządzeniem REACH
Wartości klasyfikacji poziomu materiału powinny być zawsze kontrolowane w odniesieniu do rzeczywistych wymogów OEM i systemu.
Materiał doskonały pod względem technicznym może nadal być nieodpowiedni, jeśli nie może być wyprodukowany skutecznie.
Ocena:
-
Możliwość cięcia drukarką
-
Prędkość podawania
-
Wymogi dotyczące mieszania
-
Czas wyleczenia
-
Kompatybilność z automatyzacją
-
Wykorzystanie materiałów
-
Wymogi dotyczące ponownej obróbki
-
Okres trwania
W przypadku dużej produkcji akumulatorów elektrycznych zgodność procesów produkcyjnych może mieć duży wpływ na całkowity koszt.
Wreszcie sprawdź materiał w samej akumulatorze.
Odpowiednie oceny mogą obejmować:
-
Cykl termiczny
-
Wibracje
-
Starzenie kompresyjne
-
Starzenie się pod wpływem wilgotności
-
Impedancja cieplna
-
Przyłączenie
-
Zestaw sprężania
-
Izolacja elektryczna
-
Badania dotyczące ognia i rozprzestrzeniania się
W odniesieniu do materiałów o interfejsie termicznym ASTM D5470 jest jedną z powszechnie stosowanych metod pomiaru właściwości przenoszenia ciepła cieplnie przewodzących materiałów izolacyjnych.
Warunki badań, łącznie z ciśnieniem, grubością i konfiguracją badań, powinny być zawsze podawane, ponieważ impedancja cieplna w dużym stopniu zależy od rzeczywistych warunków interfejsu.
Przed wyborem materiału do programu baterii EV warto zadać dostawcy kilka praktycznych pytań.
Nie należy polegać wyłącznie na reklamowanej wartości W/m·K.
Poproś o:
-
Metoda badania
-
Ciśnienie
-
Gęstość linii wiązania
-
Temperatura
-
Konfiguracja próbki
Poproś o krzywe kompresji i wydajność w całym zakresie rzeczywistych luk.
Jeśli chodzi o wypełnianie luki, zapytaj o:
-
Sprzęt do dystrybucji
-
Wskaźnik mieszania
-
Żywotność garnka
-
Profil leczenia
-
Dokładność wydania
Wniosek o dane dotyczące:
-
Cykl termiczny
-
Starzenie w wysokiej temperaturze
-
wilgotność
-
Zestaw sprężania
-
Wydalanie lub migracja
-
Stabilność przyczepności
Projektowanie baterii wymaga często dostosowania:
-
Gęstość
-
Geometria
-
Twardość
-
Przewodność cieplna
-
Przyłączenie
-
Odporność na płomień
-
Izolacja elektryczna
Dostawca zdolny do formułowania i konwersji wsparcia może skrócić czas rozwoju.
Architektura termiczna baterii elektrycznej rzadko jest rozwiązywana jednym materiałem.
Typowe opakowanie może zawierać:
Podkładki termiczne + żele termiczne + izolacja + bariery przeciwpożarowe + pianki uszczelniające + rozpraszacze ciepła + filmy grzewcze
Każdy materiał pełni inną funkcję.
ZIITEK, na przykład, dostarcza materiały termointerfejsowe, materiały uszczelniające z piany silikonowej oraz elastyczne rozwiązania grzewcze do zastosowań w zakresie pojazdów elektrycznych i nowej energii.Obecne portfolio pojazdów elektrycznych obejmuje żele termiczne do interfejsów komórki z płytą zimną, podkładki termiczne z serii TIF, pianka silikonowa Z-FOAM800 i roztwory grzewcze Kheat.
Wartość zintegrowanego podejścia do materiałów nie polega jedynie na posiadaniu większej liczby produktów.całego układu termicznego, mechanicznego, elektrycznego i środowiskowegojako jeden system.
Nie istnieje uniwersalny najlepszy TIM. Podkładki termiczne są często odpowiednie do kontrolowanych luk i prostej montażu, podczas gdy rozprowadzane wypełniacze cieplne są korzystne dla zmiennych luk i złożonych geometrii.Prawidłowy wybór zależy od impedancji cieplnejWymagania w zakresie:, szczeliny, kompresji, izolacji elektrycznej, procesu produkcyjnego i niezawodności.
Nie koniecznie, baterie chłodzone płynem wymagają kontrolowanego interfejsu termicznego pomiędzy elementami wytwarzającymi ciepło a strukturą chłodzącą, ale ten interfejs może być podkładką termiczną,żel termiczny, wypełniacz luki, klej lub inna technologia TIM.
Podkładka termiczna jest przedutwardzonym materiałem stałego interfejsu, podczas gdy żel termiczny lub wypełniacz luki jest dostarczany w postaci cieczy lub żelu i jest zgodny z rzeczywistą geometrią interfejsu.Podkładki są zazwyczaj łatwiejsze w obsłudze, podczas gdy żele mogą zapewnić lepszą zgodność dla zmiennych lub większych luk.
Materiały izolacyjne mogą zmniejszać boczne przenoszenie ciepła i pomagać spowolnić rozprzestrzenianie się ciepła między sąsiednimi komórkami.Można rozważyć mięczak i arkusze ceramiczne.
PCM może wchłaniać skończoną ilość ciepła podczas przejścia fazowego i tym samym buforować krótkotrwałe szczyty termiczne.Nie usuwa ciepła w sposób ciągły i zwykle musi działać z odpowiednim mechanizmem odrzucania ciepła.
Filmy grzewcze zapewniają kontrolowane ogrzewanie podczas pracy w niskiej temperaturze i pomagają przybliżyć komórki do odpowiedniej temperatury przed lub podczas ładowania, zwłaszcza w zimnym klimacie.
Nie ma uniwersalnego celu W/m·K. Wydajność cieplna zależy od przewodności cieplnej, grubości, odporności na kontakt, ciśnienia, geometrii interfejsu i całkowitej drogi cieplnej.Impedancja cieplna w realistycznych warunkach montażu jest często bardziej przydatna niż sama przewodność.
Ważne parametry obejmują zestaw kompresji, zakres temperatury, wchłanianie wody, opóźnienie płomienia, właściwości dielektryczne, odporność środowiskową oraz faktyczną konstrukcję kompresji obudowy.Wymogi dotyczące własności intelektualnej powinny być oceniane na poziomie systemu.
Niektórzy dostawcy materiałów oferują wiele technologii, w tym podkładki termiczne, żele termiczne, pianki silikonowe,rozpraszacze ciepła i folie grzewcze, które mogą uprościć kwalifikację materiału i integrację z systememJednakże każdy materiał musi być jeszcze zwalidowany w stosunku do konkretnej konstrukcji baterii i wymogów OEM.
Zarządzanie energią cieplną w bateriach pojazdów elektrycznych staje się coraz częstszymWyzwanie związane z inżynierią materiałów jest równie duże, jak wyzwanie związane z systemem chłodzenia..
Architektura chłodzenia określa, dokąd może trafić ciepło. Materiały określają, jak efektywnie ciepło dociera do tego miejsca przeznaczenia, a gdzie ciepło musi być zamiast tego zablokowane, rozprzestrzeniane, uszczelnione lub wytwarzane.
W przypadku nowoczesnego zestawu baterii EV skuteczne zarządzanie cieplne może wymagać skoordynowanej kombinacji:
Materiały interfejsu termicznego
-
Materiały rozpraszające ciepło
-
Izolacja termiczna
-
Ograniczenia przeciwpożarowe
-
Materiały uszczelniające
-
Filmy grzewcze
Najbardziej wiarygodną strategią wyboru materiału nie jest zatem poszukiwanie jednego "najlepszego" materiału cieplnego.określa wymagania każdej strefy, oceniać właściwości termiczne i mechaniczne w realistycznych warunkach oraz weryfikować kompletny zespół przed produkcją.
W miarę ewolucji architektury akumulatorów w kierunku "cell-to-pack", wyższej gęstości energii i szybszego ładowania znaczenie tego zintegrowanego podejścia do materiałów będzie rosło.



