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. 낮은 밀도.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.