Lý lịch

Quá trình truyền nhiệt của mô-đun trải qua các giai đoạn sau: Tích tụ nhiệt sau khi lạm dụng nhiệt tế bào, thoát nhiệt tế bào và sau đó thoát nhiệt mô-đun. Sự thoát nhiệt từ một tế bào không ảnh hưởng; tuy nhiên, khi nhiệt lan sang các tế bào khác, sự lan truyền sẽ gây ra hiệu ứng domino, dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt của toàn bộ mô-đun, giải phóng năng lượng lớn. Hình 1trình diễnlà kết quả của thử nghiệm thoát nhiệt. Mô-đun đang cháy do sự lan truyền không thể cưỡng lại được.

Độ dẫn nhiệt bên trong tế bào sẽ khác nhau theo các hướng khác nhau. Hệ số dẫn nhiệt sẽ cao hơn theo hướngsong songvới lõi cuộn của ô; trong khi hướng thẳng đứng của lõi cuộn có độ dẫn điện thấp hơn. Do đó, sự lan truyền nhiệt từ bên này sang bên kia giữa các tế bào nhanh hơn so với việc truyền nhiệt qua các tab đến các tế bào. Do đó, sự lan truyền có thể được coi là sự lan truyền một chiều. Do các mô-đun pin được thiết kế để có mật độ năng lượng cao hơn nên khoảng cách giữa các tế bào ngày càng nhỏ hơn, điều này sẽ khiến quá trình truyền nhiệt trở nên kém hơn. Do đó, việc ngăn chặn hoặc ngăn chặn sự lan truyền nhiệt trong mô-đun sẽ được coi là một giải pháptác dụng5 cách để giảm thiểu mối nguy hiểm. 

Cách ngăn chặn sự thoát nhiệt trong mô-đun

Chúng ta có thể hạn chế sự thoát nhiệt một cách chủ động hoặc thụ động.

Ngăn chặn chủ động

Ngăn chặn sự lan truyền nhiệt chủ động chủ yếu dựa trên hệ thống quản lý nhiệt, như:

1) Đặt các ống làm mát ở phía dưới hoặc các mặt bên trong của mô-đun và đổ đầy chất lỏng làm mát. Dòng chất lỏng làm mát có thể làm giảm sự lan truyền một cách hiệu quả.

2) Lắp đặt các ống chữa cháy phía trên module. Khi có sự thoát nhiệt, khí nhiệt độ cao thoát ra từ pin sẽ kích hoạt các đường ống phun ra chất chữa cháy để ngăn chặn sự lan truyền.

Tuy nhiên, quản lý nhiệt đòi hỏi các thành phần bổ sung, dẫn đến chi phí cao hơn và mật độ năng lượng thấp hơn. Cũng có khả năng hệ thống quản lý có thể không có hiệu lực.

Ức chế thụ động

Sự ức chế thụ động hoạt động bằng cách ngăn chặn sự lan truyền qua vật liệu đoạn nhiệt giữa các tế bào thoát nhiệt và các tế bào bình thường.

Thông thường vật liệu nên có:

1. Độ dẫn nhiệt thấp. Điều này nhằm giảm tốc độ lan truyền nhiệt.
2. Chịu nhiệt độ cao. Vật liệu không được phân giải dưới nhiệt độ cao và mất khả năng chịu nhiệt.
3. Mật độ thấp. Điều này nhằm làm giảm ảnh hưởng của tốc độ khối lượng-năng lượng và tốc độ khối lượng-năng lượng.

Trong khi đó, vật liệu lý tưởng có thể ngăn chặn sự lan truyền nhiệt cũng như hấp thụ nhiệt.

Phân tích về vật liệu

• aerogel

Airgel được mệnh danh là “vật liệu cách nhiệt nhẹ nhất”. Nó được thực hiện tốt trong cách nhiệt và trọng lượng nhẹ. Nó được sử dụng rộng rãi trong mô-đun pin để bảo vệ truyền nhiệt. Có nhiều loại aerogel, như aerogel silicon dioxide, aerogel, aerogel sợi thủy tinh và chất xơ tiền oxy hóa. Lớp cách nhiệt Aerogel của các vật liệu khác nhau có tác động khác nhau đến sự thoát nhiệt. Điều này là do sự đa dạng của hệ số dẫn nhiệt, có liên quan nhiều đến cấu trúc vi mô của nó. Hình 2 cho thấy hình dạng SEM của các vật liệu khác nhau trước và sau khi đốt.

Nghiên cứu cho thấy rằng mặc dù chất cách nhiệt bằng sợi có giá thấp hơn nhưng hiệu suất ngăn chặn sự truyền nhiệt lại kém hơn vật liệu aerogel. Trong số các loại vật liệu aerogel khác nhau, aerogel sợi tiền oxy hóa hoạt động tốt nhất vì nó duy trì cấu trúc sau khi đốt. Aerogel sợi gốm cũng có tác dụng cách nhiệt tốt.

• Vật liệu chuyển pha

Vật liệu thay đổi pha cũng được sử dụng rộng rãi để ngăn chặn sự lan truyền nhiệt do khả năng lưu trữ nhiệt của nó. Sáp là một PCM thông dụng, có nhiệt độ chuyển pha ổn định. Trong quá trình nhiệtchạy trốn, nhiệt lượng tỏa ra lớn. Do đó PCM phải có giá trị caohiệu suấtvề hấp thụ nhiệt. Tuy nhiên, sáp có độ dẫn nhiệt thấp nên sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nhiệt. Để phát huy hiệu quả của nó, các nhà nghiên cứu cố gắng kết hợp sáp với các vật liệu khác, như thêm hạt kim loại, sử dụng bọt kim loại để tải PCM, thêmthan chì, ống nano cacbon hoặc than chì giãn nở, v.v. Than chì giãn nở cũng có thể hạn chế ngọn lửa do thoát nhiệt.

Polyme ưa nước cũng là một loại PCM để hạn chế đường băng nhiệt. Các vật liệu polymer ưa nước phổ biến là: silicon dioxide dạng keo, dung dịch canxi clorua bão hòa,Tetraetyl photphat, tetraphenyl hydro photphat, sodium polyacrylat, vân vân.

•  Vật liệu lai

Sự thoát nhiệt không thể bị hạn chế nếu chúng ta chỉ dựa vào aerogel. Để thành côngcách nhiệtsức nóng, chúng ta cần kết hợp aerogel với PCM.

Bên cạnh vật liệu lai, chúng ta còn có thể chế tạo vật liệu nhiều lớp với hệ số dẫn nhiệt khác nhau theo các hướng khác nhau. Chúng ta có thể sử dụng vật liệu dẫn nhiệt cao để dẫn nhiệt ra khỏi mô-đun và đặt vật liệu cách nhiệt giữa các tế bào để hạn chế sự truyền nhiệt.

Phần kết luận

Để kiểm soát sự lan truyền nhiệt là một chủ đề phức tạp. Một số nhà sản xuất đã thực hiện một số giải pháp để ngăn chặn sự lan truyền nhiệt, nhưng họ vẫn đang tìm kiếm giải pháp mới nhằm giảm chi phí và ảnh hưởng đến mật độ năng lượng. Chúng tôi vẫn đang tập trung vào nghiên cứu mới nhất. không có“siêu vật liệu” có thể chặn hoàn toàn sự thoát nhiệt. Nó đòi hỏi nhiều thử nghiệm để có được giải pháp tốt nhất.