Penerapan material manajemen termal untuk baterai tenaga listrik pada kendaraan energi baru
Manajemen termal baterai daya merupakan teknologi utama di bidang baterai lithium-ion. Tujuan utamanya adalah untuk memastikan bahwa suhu baterai berada dalam kisaran yang aman selama penggunaan dan pengisian daya, sekaligus meningkatkan kepadatan energi dan masa pakai baterai. Material manajemen termal merupakan dukungan teknis yang sangat diperlukan untuk mencapai tujuan ini. Selanjutnya, saya akan memperkenalkan Anda pada aplikasi dan analisis material manajemen termal untuk baterai daya.
1. Bahan Konduktif Termal
Konduksi panas merupakan masalah paling mendasar dalam manajemen termal baterai daya, dan bahan konduktif termal memainkan peran penting dalam proses ini. Saat ini, ada dua jenis utama bahan konduktif termal yang digunakan dalam baterai daya: pasta konduktif termal dan lembaran konduktif termal.
Pasta konduktif termal adalah bahan konduktif termal yang memindahkan panas dari suhu tinggi ke suhu rendah, dan sering digunakan pada permukaan kontak antara baterai dan radiator. Konduktivitas termal pasta konduktif termal biasanya antara 1-8 W/mK. Pasta konduktif termal dapat dibuat menggunakan partikel intan, silikon nitrida, dan partikel konduktif termal lainnya sebagai pembawa. Karena pasta konduktif termal dapat mengisi celah dan retakan kecil, pasta ini telah banyak digunakan dalam manajemen termal baterai daya.
Lembaran konduktif termal adalah bahan yang mentransfer panas secara merata dari permukaan baterai ke radiator di dekatnya. Lembaran konduktif termal biasanya terbuat dari tembaga atau aluminium, dan konduktivitas termalnya sekitar 200 W/mK. Penggunaan lembaran konduktif termal dapat membuat permukaan radiator dan baterai lebih dingin secara merata, dan meningkatkan penyerapan radiator ke baterai untuk mencegahnya jatuh karena getaran.
2. Bahan penghalang termal
Material penghalang termal adalah material yang dapat memperlambat aliran panas. Material ini sering digunakan di dalam modul baterai dan dipasang di antara sel baterai dan radiator untuk mengurangi gradien suhu, menurunkan suhu permukaan baterai, dan meningkatkan keamanan baterai. Konduktivitas termal material insulasi termal biasanya antara 0.2-0.35 W/mK dan mudah diproses dan dibentuk.
Terdapat dua jenis utama bahan penghalang termal: bahan isolasi termal isolasi dan bahan isolasi termal komposit. Bahan isolasi termal isolasi terutama digunakan untuk mengurangi suhu permukaan baterai dan dipasang di antara sel baterai dan radiator. Bahan baku utamanya meliputi serat kaca, keramik, dll. Bahan isolasi termal komposit merupakan kombinasi dari beberapa bahan berkinerja tinggi, seperti nano-silikon dioksida dan polimer. Bahan ini mencegah konduksi panas dan arus, serta memiliki kekuatan dan daya tahan tinggi, sehingga banyak digunakan.
3. Bahan pengubah fase
Material pengubah fase merupakan zat yang dapat menyerap dan melepaskan sejumlah besar energi panas, yang membuatnya banyak digunakan dalam manajemen termal baterai daya. Penggunaan material pengubah fase dapat mengurangi suhu permukaan puncak baterai selama pengisian dan pengosongan daya, sehingga meningkatkan masa pakai baterai. Hal ini dikarenakan titik leleh material pengubah fase biasanya sangat stabil, sehingga ketika pengisian atau pengosongan daya mencapai suhu tertentu, material pengubah fase akan menyerap sejumlah besar energi panas, sehingga mempertahankan kondisi suhu permukaan baterai yang stabil.
Saat ini, material pengubah fase terutama dibagi menjadi dua jenis: material pengubah fase organik dan material pengubah fase anorganik. Material pengubah fase organik terutama digunakan dalam kisaran suhu rendah dan memiliki tingkat kemurnian yang tinggi, tetapi penyerapan dan pelepasan panas relatif lambat. Material pengubah fase anorganik menyerap dan melepaskan panas lebih cepat, tetapi masalah mudah meleleh pada suhu tinggi dan toksisitas juga membatasi rentang aplikasinya.
