Sfondate

A propagazione termale di un modulu sperimenta i seguenti fasi: Accumulazione di calore dopu l'abusu termicu di a cellula, u runaway termicu di a cellula è dopu u modulu termale runaway. Runaway termale da una sola cellula ùn hè micca influente; in ogni modu, quandu u calore si sparghje à l'altri celluli, a propagazione pruvucarà un effettu domino, chì porta à u runaway termale di u modulu sanu, liberazione di energia massiva. Figura 1mostras u risultatu di a prova di runaway termica. U modulu hè in focu per via di a propagazione irresistibile.

A conductività di u calore in una cellula serà sfarente secondu diverse direzzione. U coefficient di conductività di u calore serà più altu in a direzzioneparallellacù u core rollu di una cellula; mentri a direzzione chì hè verticale à u core di rollu hà una conductività più bassa. Per quessa, a diffusione termica da un latu à l'altru trà e cellule hè più veloce ch'ella hè attraversu tabulazioni à e cellule. Dunque, a propagazione pò esse vistu cum'è una propagazione unidimensionale. Siccomu i moduli di batterie sò pensati per una densità di energia più alta, u spaziu trà e cellule hè diventatu più chjucu, chì aggravarà a propagazione termica. Per quessa, suppressione o bluccà a diffusione di u calore in u modulu serà cunsideratu cum'è uneffettuun modu per diminuisce i periculi. 

A manera di suppressione a fuga termale in un modulu

Pudemu frenà a runaway termale attivamente o passivamente.

Suppressione attiva

A suppressione attiva di a diffusione termale hè principalmente basata nantu à u sistema di gestione termale, cum'è:

1) Pone i tubi di rinfrescante nantu à u fondu o i lati interni di un modulu, è riempie cù liquidu di rinfrescante. U flussu di liquidu di rinfrescante pò diminuisce efficacemente a propagazione.

2) Stallà i tubi di estinzione di u focu nantu à a cima di un modulu. Quandu ci hè una fuga termica, u gasu à alta temperatura liberatu da a batteria pruvucarà i tubi per spruverà l'extinguishant per suppressione a propagazione.

Tuttavia, una gestione termale richiede cumpunenti extra, porta à un costu più altu è una densità energetica più bassa. Ci hè ancu a pussibilità chì u sistema di gestione ùn sia micca efficace.

Suppressione passiva

A suppressione passiva funziona bluccà a propagazione attraversu u materiale adiabaticu trà e cellule termali runaway è e cellule normali.

Normalmente, u materiale deve esse prisentatu in:

1. Bassu conductività termale. Questu hè per calà a velocità di sparghje u calore.
2. Resistenza à alta temperatura. U materiale ùn deve micca risolve sottu a temperatura alta è perde a capacità di resistenza termale.
3. Bassa densità. Questu hè di calà l'influenza di a tarifa di volumi-energia è di a tarifa di massa-energia.

Intantu, u materiale ideale pò bluccà a diffusione di u calore è assorbe u calore.

Analisi di u materiale

• Airgel

L'Airgel hè chjamatu "u materiale d'insulazione di calore più ligeru". Hè bè realizatu in l'insulazione di u calore è pesa a luce. Hè largamente utilizatu in u modulu di batteria per a prutezzione di propagazione termale. Ci sò parechji tipi di aerogel, cum'è l'aerogel di diossidu di siliciu, l'aerogel, l'aerogel in fibra di vetru è a fibra pre-oxidata. A strata d'isolamentu termicu di l'aerogel di diversi materiali anu un impattu diversu nantu à a fuga termica. Questu hè chì a varietà di u coefficient di conductività termale, chì hè assai ligata à a so microstruttura. A Figura 2 mostra l'aspettu SEM di materiali diffirenti prima è dopu à brusgià.

A ricerca mostra chì, ancu s'è l'insulazione di u calore di fibra hè più bassu in u prezzu, a prestazione di bloccà a propagazione di u calore hè peghju di u materiale di l'aerogel. Trà i diversi tipi di materiali di l'aerogel, l'aerogel di fibra pre-ossidatu facenu u megliu, postu chì mantene a struttura dopu a bruciatura. L'aerogel di fibra ceramica funziona ancu bè in l'insulazione termica.

• Materiale di cambiamentu di fase

U materiale di cambiamentu di fase hè ancu largamente utilizatu per a suppressione di a propagazione termale runaway per via di u so calore di almacenamentu. A cera hè un PCM cumuni, cù a temperatura di cambiamentu di fase stabile. Durante u termalescappà, u calore hè liberatu massivamente. Dunque, u PCM deve esse altuprestazionedi assorbire u calore. Tuttavia, a cera hà una conductività di u calore bassu, chì influenzerà l'assorbimentu di u calore. Per prumove a so prestazione, i circadori pruvate à cumminà a cera cù altri materiali, cum'è l'aghjunzione di particella di metallo, aduprate spuma di metallu per carica PCM, aghjunghjegrafite, nano tubu di carbone o grafite allargatu, etc.. grafite expanded pò ancu frenà a fiamma causata da runaway termale.

U polimeru idrofilu hè ancu un tipu di PCM per frenu a pista termale. I materiali polimerici idrofili comuni sono: biossido di silicio colloidale, soluzione satura di cloruro di calcio,Tetraethyl phosphate, tetrafenile idrogenu fosfatatu, spoliacrilatu di odiu, etc.

•  Materiale ibridu

A fuga termale ùn pò micca esse ristretta s'ellu ci conta solu l'aerogel. Per successuinsulateu calore, avemu bisognu di cunghjuntà l'aerogel cù PCM.

In più di u materiale hibridu, pudemu ancu custruisce materiale multi-layer cù diversi coefficienti di conduttività termale in diverse direzzione. Pudemu aduprà materiale d'alta conductività termale per guidà u calore fora di u modulu, è mette materiale d'insulazione termica trà e cellule per limità a propagazione termale.

Cunclusioni

Per cuntrullà a propagazione termale runaway hè un sughjettu cumplicatu. Certi pruduttori anu fattu qualchi suluzioni per suppressione a diffusione di u calore, ma sò sempre in cerca di qualcosa di novu, per riduce u costu è l'influenza nantu à a densità energetica. Avemu sempre focu annantu à l'ultime ricerche. Ùn ci hè micca"super materiale" chì pò bluccà totalmente a fuga termica. Hè bisognu di parechji esperimenti per ottene e migliori suluzioni.