배경

모듈의 열 전파는 다음 단계를 거치게 됩니다. 셀 열 남용 후 열 축적, 셀 열 폭주, 모듈 열 폭주. 단일 셀의 열 폭주는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 열이 다른 셀로 확산되면 전파로 인해 도미노 효과가 발생하여 전체 모듈의 열 폭주로 이어져 막대한 에너지가 방출됩니다. 그림 1보여주다열폭주 테스트 결과입니다. 저항할 수 없는 전파로 인해 모듈에 불이 붙었습니다.

셀 내부의 열전도율은 방향에 따라 다릅니다. 열전도율은 방향으로 갈수록 높아집니다.평행한셀의 롤 코어와 함께; 롤 코어에 수직인 방향은 전도성이 낮습니다. 따라서 셀 사이에서 측면으로의 열 확산은 탭을 통해 셀로 확산되는 것보다 빠릅니다. 따라서 전파는 1차원 전파로 볼 수 있습니다. 배터리 모듈은 에너지 밀도를 높이도록 설계됨에 따라 셀 사이의 공간이 점점 작아지고 이로 인해 열 전파가 악화됩니다. 따라서 모듈 내부의 열 확산을 억제하거나 차단하는 것은 하나의 방법으로 간주됩니다.효과위험을 줄이는 방법이 있습니다. 

모듈의 열폭주 억제 방법

열 폭주를 적극적으로 또는 수동적으로 억제할 수 있습니다.

활성 억제

능동 열 확산 억제는 주로 다음과 같은 열 관리 시스템을 기반으로 합니다.

1) 모듈의 바닥면이나 안쪽에 냉각파이프를 설치하고 냉각액을 채웁니다. 냉각액의 흐름은 전파를 효과적으로 감소시킬 수 있습니다.

2) 모듈 상부에 소화관을 설치합니다. 열 폭주가 발생하면 배터리에서 방출되는 고온 가스가 파이프를 작동시켜 소화제를 분사하여 전파를 억제합니다.

그러나 열 관리에는 추가 구성 요소가 필요하므로 비용이 높아지고 에너지 밀도가 낮아집니다. 관리 시스템이 제대로 작동하지 않을 가능성도 있습니다.

수동적 억제

수동적 억제는 열 폭주 셀과 정상 셀 사이의 단열 물질을 통한 전파를 차단함으로써 작동합니다.

일반적으로 자료의 특징은 다음과 같습니다.

1. 열전도율이 낮습니다. 이는 열 확산 속도를 낮추기 위한 것입니다.
2. 고온 저항. 재료는 고온에서 용해되어서는 안 되며 내열성 능력을 잃어서는 안 됩니다.
3. 밀도가 낮습니다. 이는 부피-에너지율과 질량-에너지율의 영향을 낮추기 위함이다.

이상적인 소재는 열 확산을 차단하고 열을 흡수할 수 있습니다.

소재 분석

• 에어로젤

에어로젤은 '가장 가벼운 단열재'로 꼽힌다. 보온성과 무게가 가볍습니다. 열전파 보호를 위해 배터리 모듈에 널리 사용됩니다. 에어로겔에는 이산화규소 에어로겔, 에어로겔, 유리 섬유 에어로겔 및 사전 산화된 섬유와 같은 다양한 종류가 있습니다. 다양한 재질의 에어로겔 단열층은 열 폭주에 다양한 영향을 미칩니다. 이는 열전도 계수의 다양성이 미세 구조와 밀접한 관련이 있기 때문입니다. 그림 2는 연소 전후의 다양한 재료의 SEM 모습을 보여줍니다.

연구에 따르면 섬유 단열재는 가격은 저렴하지만 열 전파 차단 성능은 에어로젤 소재보다 떨어집니다. 여러 종류의 에어로겔 소재 중에서 사전 산화된 섬유 에어로겔이 연소 후에도 구조를 유지하므로 가장 좋은 성능을 발휘합니다. 세라믹 섬유 에어로젤은 단열 성능도 뛰어납니다.

• 상변화 물질

상변화 물질은 열을 저장함으로써 열폭주 전파를 억제하는 데에도 널리 사용됩니다. 왁스는 안정적인 상변화 온도를 갖는 일반적인 PCM입니다. 발열 중도망자, 열이 대량으로 방출됩니다. 따라서 PCM은 높아야 합니다.성능열을 흡수하는 것. 그러나 왁스는 열전도율이 낮아 열 흡수에 영향을 미칩니다. 성능을 높이기 위해 연구자들은 왁스를 금속 입자 추가, 금속 폼을 사용하여 PCM 로드, 추가 등 다른 재료와 왁스를 결합하려고 합니다.석묵, 탄소나노튜브, 팽창흑연 등 팽창흑연은 열폭주로 인한 화염을 억제할 수도 있습니다.

친수성 고분자는 열 활주로를 억제하기 위한 일종의 PCM이기도 합니다. 일반적인 친수성 고분자 재료는 콜로이드성 이산화규소, 포화 염화칼슘 용액,테트라에틸인산염, 테트라페닐수소인산염, 초폴리아크릴산나트륨, 등.

•  하이브리드 소재

에어로겔에만 의존하면 열폭주를 억제할 수 없습니다. 성공적으로절연하다더위 때문에 에어로겔과 PCM을 결합해야 합니다.

하이브리드 재료 외에도 다양한 방향에서 다양한 열전도 계수를 갖는 다층 재료를 구성할 수도 있습니다. 열전도율이 높은 재료를 사용하여 모듈의 열을 밖으로 전도할 수 있으며, 셀 사이에 단열재를 넣어 열 전파를 제한할 수 있습니다.

결론

열 폭주 전파를 제어하는 ​​것은 복잡한 주제입니다. 일부 제조업체는 열 확산을 억제하기 위해 몇 가지 솔루션을 만들었지만 비용을 낮추고 에너지 밀도에 미치는 영향을 줄이기 위해 여전히 새로운 것을 찾고 있습니다. 우리는 여전히 최신 연구에 집중하고 있습니다. 없다“슈퍼 소재” 열폭주를 완벽하게 차단할 수 있습니다. 최상의 솔루션을 얻으려면 많은 실험이 필요합니다.