Fono

La termika disvastigo de modulo spertas sekvajn stadiojn: Varmo-amasiĝo post ĉela termika misuzo, ĉela termika forkuro kaj tiam modula termika forkuro. Termika forkuriĝo de ununura ĉelo ne estas influa; tamen, kiam la varmo disvastiĝas al aliaj ĉeloj, la disvastigo kaŭzos domenefikon, kondukante al la termika forkuro de la tuta modulo, liberigante masivan energion. Figuro 1montris la rezulto de termika forkura provo. La modulo brulas pro nerezistebla disvastigo.

La varmokondukteco ene de ĉelo estos malsama laŭ malsamaj direktoj. La koeficiento de varmokondukteco estos pli alta en la direktoparalelakun la rula kerno de ĉelo; dum la direkto kiu estas vertikala al la rulkerno havas pli malaltan konduktivecon. Tial termika disvastiĝo de flanko al flanko inter ĉeloj estas pli rapida ol tra langetoj al ĉeloj. Tial la disvastigo povas esti vidita kiel unudimensia disvastigo. Ĉar bateriomoduloj estas dizajnitaj por pli alta energia denseco, la spaco inter ĉeloj malgrandiĝas, kio plimalbonigos termikan disvastigon. Tial, subpremi aŭ bloki la disvastiĝon de varmo en la modulo estos konsiderata kiel anefikoia maniero malpliigi danĝerojn. 

La maniero subpremi termikan forkuriĝon en modulo

Ni povas reteni termikan forkuriĝon aktive aŭ pasive.

Aktiva subpremo

Aktiva termika disvastiĝo-subpremado estas plejparte bazita sur termika administradsistemo, kiel:

1) Metu malvarmigajn tubojn sur la fundon aŭ la internajn flankojn de modulo, kaj plenigu per malvarmiga likvaĵo. La fluado de malvarmiga likvaĵo povas efike malpliigi la disvastigon.

2) Agordu fajroestingajn tubojn sur la supro de modulo. Kiam estas termika forkuro, la alta temperatura gaso liberigita de baterio ekigos la tubojn por ŝpruci estingilon por subpremi disvastigon.

Tamen, termika administrado postulas kromajn komponentojn, kondukas al pli alta kosto kaj pli malalta energidenseco. Ankaŭ ekzistas ebleco, ke la administradsistemo eble ne efikiĝos.

Pasiva subpremado

Pasiva subpremado funkcias blokante disvastigon tra adiabata materialo inter termikaj forkurintaj ĉeloj kaj normalaj ĉeloj.

Kutime la materialo devus prezenti en:

1. Malalta varmokondukteco. Ĉi tio estas malpliigi la rapidecon de varmodisvastigo.
2. Rezisto al alta temperaturo. La materialo ne devas solvi sub alta temperaturo kaj perdi la kapablon de termika rezisto.
3. Malalta denseco. Ĉi tio estas malaltigi la influon de volumeno-energia indico kaj maso-energia indico.

La ideala materialo povas dume bloki la varmegon kaj sorbi la varmegon.

Analizo pri materialo

• Aeroĝelo

Aeroĝelo estas nomita kiel "la plej malpeza termoizola materialo". Ĝi estas bone farita en varmega izolado kaj pezas lumon. Ĝi estas vaste uzata en bateriomodulo por protekto de termika disvastigo. Estas multaj specoj de aeroĝelo, kiel silicia dioksida aeroĝelo, aeroĝelo, vitrofibra aeroĝelo kaj antaŭ-oksidita fibro. Aerogel varmo izolado tavolo de malsamaj materialoj havas diversajn efikon sur termika forkurinta. Ĉi tio estas ĉar la vario de termika kondukteco-koeficiento, kiu estas tre rilata al sia mikrostrukturo. Figuro 2 montras SEM-aspekton de malsama materialo antaŭ kaj post brulvundo.

Esplorado montras, ke kvankam fibra varmoizolado estas pli malalta en prezo, la agado de blokado de varmodisvastigo estas pli malbona ol aeroĝela materialo. Inter diversaj specoj de aeroĝelaj materialoj, antaŭ-oksigenitaj fibroj elfaras plej bone, ĉar ĝi konservas la strukturon post brulvundo. Ceramikaj fibroj ankaŭ funkcias bone en varmega izolado.

• Fazŝanĝa materialo

Fazŝanĝmaterialo ankaŭ estas vaste uzita por subpremado de termika senbrida disvastigo pro sia stoka varmeco. Vakso estas ofta PCM, kun stabila fazŝanĝa temperaturo. Dum termikaforkurinta, varmo estas amase liberigita. Tial PCM devus havi altanagadode sorbado de varmo. Tamen, vakso havas malaltan varmokonduktivecon, kiu influos varmosorbadon. Por antaŭenigi ĝian agadon, esploristoj provas kombini vakson kun aliaj materialoj, kiel aldoni metalan partiklon, uzi metalan ŝaŭmon por ŝarĝi PCM, aldonigrafito, karbona nano-tubo aŭ vastigita grafito, ktp. Vastigita grafito ankaŭ povas reteni la flamon kaŭzitan de termika forkuro.

Hidrofila polimero ankaŭ estas speco de PCM por reteni termikan startlenon. Oftaj hidrofilaj polimeraj materialoj estas: koloida silicia dioksido, saturita kalcia klorida solvaĵo,Tetraetilfosfato, tetrafenila hidrogena fosfato, sodiopoliakrilato, ktp.

•  Hibrida materialo

Termika fuĝo ne povas esti retenita se ni nur fidas je aeroĝelo. Por sukceseizolila varmego, ni devas kombini la aerogel kun PCM.

Krom la hibrida materialo, ni ankaŭ povas konstrui plurtavolan materialon kun diversaj varmokonduktaj koeficientoj en malsamaj direktoj. Ni povas uzi materialon de alta termika konduktiveco por konduki la varmegon el modulo, kaj meti termoizolan materialon inter ĉeloj por limigi termikan disvastigon.

Konkludo

Kontroli termikan senbridan disvastigon estas komplika temo. Iuj fabrikistoj faris iujn solvojn por subpremi la varmodisvastiĝon, sed ili ankoraŭ serĉas ion novan, por malaltigi la koston kaj la influon sur energia denseco. Ni ankoraŭ koncentriĝas pri la plej nova esplorado. Ne estas“supermaterialo” tio povas tute bloki termikan forkuriĝon. Ĝi postulas multajn eksperimentojn por akiri la plej bonajn solvojn.