Anwendung von Wärmemanagementmaterialien für Antriebsbatterien in Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie
Das Wärmemanagement von Leistungsbatterien ist eine Schlüsseltechnologie im Bereich der Lithium-Ionen-Batterien. Sein Hauptzweck besteht darin, sicherzustellen, dass die Temperatur der Batterie während des Gebrauchs und Ladens in einem sicheren Bereich liegt, während gleichzeitig die Energiedichte und Lebensdauer der Batterie verbessert werden. Wärmemanagementmaterialien sind eine unverzichtbare technische Unterstützung, um dieses Ziel zu erreichen. Als Nächstes werde ich Ihnen die Anwendung und Analyse von Wärmemanagementmaterialien für Leistungsbatterien vorstellen.
1. Wärmeleitende Materialien
Die Wärmeleitung ist das grundlegendste Problem beim Wärmemanagement von Leistungsbatterien, und wärmeleitende Materialien spielen in diesem Prozess eine Schlüsselrolle. Derzeit werden in Leistungsbatterien hauptsächlich zwei Arten wärmeleitender Materialien verwendet: Wärmeleitpaste und Wärmeleitfolie.
Wärmeleitpaste ist ein wärmeleitendes Material, das Wärme von hohen auf niedrige Temperaturen überträgt und häufig auf der Kontaktfläche zwischen Batterie und Kühler verwendet wird. Die Wärmeleitfähigkeit von Wärmeleitpaste liegt normalerweise zwischen 1-8 W/mK. Wärmeleitpaste kann unter Verwendung von Diamantpartikeln, Siliziumnitrid und anderen wärmeleitenden Partikeln als Träger hergestellt werden. Da Wärmeleitpaste winzige Lücken und Risse füllen kann, wird sie häufig beim Wärmemanagement von Leistungsbatterien verwendet.
Wärmeleitfolien sind Materialien, die die Wärme gleichmäßig von der Oberfläche der Batterie zum nahegelegenen Kühler leiten. Wärmeleitfolien bestehen normalerweise aus Kupfer oder Aluminium und ihre Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 200 W/mK. Die Verwendung von Wärmeleitfolien kann die Oberfläche des Kühlers und der Batterie gleichmäßiger kühlen und die Adhäsion des Kühlers an der Batterie verbessern, um zu verhindern, dass er bei Vibrationen abfällt.
2. Wärmedämmmaterial
Wärmedämmmaterial ist ein Material, das den Wärmefluss verlangsamen kann. Es wird häufig in Batteriemodulen verwendet und zwischen Batteriezellen und Kühlern installiert, um Temperaturgradienten zu reduzieren, die Oberflächentemperatur der Batterie zu senken und die Batteriesicherheit zu erhöhen. Die Wärmeleitfähigkeit von Wärmedämmstoffen liegt normalerweise zwischen 0.2-0.35 W/mK und lässt sich leicht verarbeiten und formen.
Es gibt zwei Haupttypen von Wärmedämmstoffen: isolierende Wärmedämmstoffe und zusammengesetzte Wärmedämmstoffe. Isolierende Wärmedämmstoffe werden hauptsächlich verwendet, um die Oberflächentemperatur von Batterien zu senken, und werden zwischen Batteriezellen und Heizkörpern installiert. Ihre Hauptrohstoffe sind Glasfasern, Keramik usw. Verbundwärmedämmstoffe sind eine Kombination aus mehreren Hochleistungsmaterialien wie Nanosiliziumdioxid und Polymeren. Sie verhindern die Wärme- und Stromleitung und haben eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit, sodass sie weit verbreitet sind.
3. Phasenwechselmaterial
Phasenwechselmaterial ist ein Stoff, der große Mengen an Wärmeenergie aufnehmen und abgeben kann, weshalb es häufig im Wärmemanagement von Akkumulatoren eingesetzt wird. Die Verwendung von Phasenwechselmaterial kann die Spitzenoberflächentemperatur der Batterie während des Ladens und Entladens senken und so die Batterielebensdauer verbessern. Dies liegt daran, dass der Schmelzpunkt von Phasenwechselmaterial normalerweise sehr stabil ist. Wenn also beim Laden oder Entladen eine bestimmte Temperatur erreicht wird, nimmt das Phasenwechselmaterial eine große Menge an Wärmeenergie auf und hält so den stabilen Zustand der Batterieoberflächentemperatur aufrecht.
Derzeit werden Phasenwechselmaterialien hauptsächlich in zwei Typen unterteilt: organische Phasenwechselmaterialien und anorganische Phasenwechselmaterialien. Organische Phasenwechselmaterialien werden hauptsächlich im Niedertemperaturbereich verwendet und weisen einen hohen Reinheitsgrad auf, aber die Aufnahme und Abgabe von Wärme erfolgt relativ langsam. Anorganische Phasenwechselmaterialien nehmen Wärme schneller auf und geben sie schneller ab, aber die Probleme des leichten Schmelzens bei hohen Temperaturen und der Toxizität schränken auch ihren Anwendungsbereich ein.
