Yeni enerji alanında, lityum iyon güç batarya sistemlerinin güvenlik performansı hayati önem taşımaktadır. Bunlar arasında, termal kaçak sorunu, güvenliğini etkileyen önemli bir faktördür. Termal kaçakların yol açtığı riskleri etkili bir şekilde ele almak için, termal koruma tasarımı ve termal kaçak bastırma teknolojisi, esas olarak hücre, modül ve tüm batarya paketi seviyelerinden gerçekleştirilebilen temel araştırma alanları haline gelmiştir.
I. Hücreler Arası Termal Koruma Tasarımı
Farklı hücre tiplerinin farklı termal koruma yapıları vardır:
- Silindirik Piller: A (kapsülleme yapısı) kullanılır ve hücreler, termal iletken yapışkan PCM kullanılarak bağlanır. Bu yöntem, hücreler arasındaki ısı iletimini etkili bir şekilde kontrol edebilir ve termal difüzyonu engelleyerek hücrelerin kararlı çalışmasını sağlar.
- Soft Pack Aküler: Bağlantı için aerojel köpük ve mika plakalar kullanılır. Aerojel köpük mükemmel bir ısı yalıtım performansına sahiptir ve mika plakalar ısı transferini etkili bir şekilde engelleyerek hücreler arasında termal koruma sağlar.
- Prizmatik Piller: Aerojel, silikon kauçuk çerçeve ve PET film ile birleştirilir ve ısı yalıtım ek parçaları eklenerek termal koruma yapısı oluşturulur. Aerojel termal yalıtım sağlarken, silikon kauçuk çerçeve sızdırmazlık sağlar ve PET film ile ısı yalıtım ek parçaları ısı yayılımını daha da önleyerek hücrelerin termal kararlılığını artırır.
II. Pil Modüllerinin Termal Koruma Tasarımı
Pil modülleri için termal korumanın amacı, termal kaçak riskini en aza indirmektir. Modül düzeyinde, mika levhalar, cam elyafı, seramik silikon kauçuk ve aerojel gibi malzemeler ve yapılar termal koruma tasarımında kullanılır. Bu malzemeler, modüller arasındaki termal difüzyonu etkili bir şekilde geciktirebilir veya önleyebilir, modüller arasındaki termal etkileşimi azaltabilir ve termal kaçak riskini düşürerek pil modüllerinin güvenli çalışmasını sağlar.
III. Tüm Pil Sisteminin Termal Koruma Tasarımı
- Üst Kabuk Koruması: Akü paketinin üst kabuğu, yangına dayanıklı bir kaplama ile kaplanmış sac malzemelerden yapılmıştır. Bu tasarım, üst kabuğun yangına dayanıklılık özelliğini artırabilir ve alevlerin yayılmasını engelleyerek akü paketi için temel koruma sağlar.
- Soğutma Devresi Koruması: Akü paketinin soğutma devresi, soğutma sıvısı sızıntısını ve yalıtım arızasını önlemek için seramik silikon bantla birleştirilmiş naylon su borusu koruyucu kılıf kullanır. Soğutma devresinin güvenilir çalışması, akü sisteminin termal yönetimi için çok önemlidir ve soğutma sıvısının akü tarafından üretilen ısıyı etkili bir şekilde uzaklaştırmasını sağlar.
- Elektrik Bağlantı Koruması: Mika bant ve seramik silikon bant, akü paketindeki bakır baralar gibi elektrik bağlantılarını korumak ve gövdenin ark nedeniyle delinmesini ve yangına neden olmasını önlemek için kullanılır. Bu koruma aynı zamanda, sıvı sızıntısından kaynaklanan yalıtım arızalarını da önleyerek elektrik bağlantılarının güvenliğini sağlar.
IV. Pil Sisteminin Termal Kaçak Bastırma Teknolojisi
- Acil Durum Soğutma Sistemi: Aracın tüm soğutma devresi kullanılır ve su deposu, su pompası vb.'den oluşan bir sistem, termal kaçak durumunda hücrelerin acil durum soğutmasını gerçekleştirir. Hava soğutma sistemi de bu sürece katılır. Dairesel soğutma sayesinde hücrelerin sıcaklığı hızla düşürülebilir ve termal kaçak oluşumu etkili bir şekilde önlenebilir. Hücreler arasında iyi bir termal koruma, acil durum soğutmasının uygulanması için bir ön koşuldur ve bu da soğutma sistemine daha fazla zaman kazandırabilir.
- Yangın Söndürme Sistemi: Termal kaçak durumlarında farklı tipte yangın söndürme malzemeleri kullanılır. Bunlar arasında heptafloropropan gibi gaz halindeki malzemeler, perfloroaseton gibi sıvı malzemeler ve aerojel tozu ve potasyum tuzları gibi katı malzemeler bulunur. Bu malzemeler, yangınların etkili bir şekilde söndürülmesinde ve termal kaçak durumuna göre termal kaçakların neden olduğu zararın azaltılmasında rol oynayabilir.
Sonuç olarak, lityum iyon güç batarya sistemlerinin termal koruma tasarımı, hücreler, modüller ve tüm batarya paketi gibi birden fazla seviyeyi kapsamlı bir şekilde dikkate almalı ve hücrelerin termal kaçaklarının özelliklerine ve yayılma yollarına göre hedefli bir tasarım gerçekleştirmelidir. Mantıklı termal koruma tasarımı ve termal kaçak bastırma teknolojisinin birleşimi, termal kaçakların kapsamını ve etkisini etkili bir şekilde kontrol ederek, lityum iyon güç batarya sistemlerinin güvenli çalışması için güçlü bir garanti sağlar ve yeni enerji sektörünün sağlıklı gelişimini destekler.
