新エネルギー車の動力バッテリーの熱管理
パワーバッテリーの熱管理は、リチウムイオンバッテリー分野における重要な技術の 1 つです。 これは、使用中および充電中のバッテリーの温度安全性を確保し、バッテリーのエネルギー密度と耐用年数を向上させることを目的としています。 熱管理材料は、この目標を達成するために必要な技術サポートです。 以下では、パワーバッテリーの熱管理材料の応用と分析について紹介します。
熱伝導性材料
熱伝導性材料は、パワーバッテリーの熱管理において重要な役割を果たします。 現在、熱伝導性材料としては、熱伝導性ペーストや熱伝導性シートが一般的に使用されている。
熱伝導性ペーストはバッテリーとラジエーターの間の接触面に広く使用されており、その熱伝導率は通常 1-8 W/mK の間です。 熱伝導性材料として、高温領域から低温領域へ効果的に熱を伝達することができます。 熱伝導性ペーストの調製方法には、ダイヤモンド粒子や窒化ケイ素などの熱伝導性粒子をキャリアとして使用し、小さな隙間や亀裂を埋めることが含まれます。 この利点により、熱伝導性ペーストがパワーバッテリーの熱管理に広く使用されています。
熱伝導性シートは通常銅またはアルミニウムでできており、熱伝導率は約 200 W/mK です。 このシートはバッテリー表面の熱を均一に近くのラジエーターに効果的に伝えることができ、ラジエターとバッテリー表面の熱を均一に冷却します。 同時に、フィルムはラジエーターのバッテリーへの吸着能力を向上させ、振動によるラジエターの脱落を防止することもできます。
遮熱材
遮熱材料は熱の流れを遅くする材料であり、通常、熱伝導率は 0.2-0.35 W/mK の範囲にあります。 また、加工や形状加工が容易な素材です。 遮熱材料は多くの場合、バッテリーモジュールの内部で使用され、温度勾配を減らすためにバッテリーセルとラジエーターの間に設置され、それによってバッテリーの表面温度を下げ、バッテリーの安全性を確保します。
遮熱材料には、断熱材料と複合断熱材料の 2 つの主なカテゴリがあります。 絶縁材は主にバッテリーの表面温度を下げるために使用され、通常はバッテリーセルとラジエーターの間に設置されます。 原材料は主にガラス繊維とセラミックスです。 複合絶縁材料は、ナノシリカやポリマーなどのさまざまな機能材料を組み合わせて、熱流と電流の伝導を防ぎます。 また、複合断熱材は強度と耐久性が高いため、広く使用されています。
相変化材料
相変化材料は、大量の熱エネルギーを効率的に吸収および放出できる物質であり、通常、その融点は非常に安定しています。 充電中、相変化材料が特定の温度に達すると、多量の熱を吸収することができるため、充放電中の電池のピーク表面温度が低下し、安定した電池表面温度が維持され、電池の寿命が長くなります。 したがって、相変化材料はパワーバッテリーの熱管理に広く使用されています。 相変化材料は主に有機相変化材料と無機相変化材料の2種類に分けられます。 有機相変化材料は通常、低温範囲で使用され、純度が高いですが、熱の吸収と放出が比較的ゆっくりです。 無機相変化材料は熱の吸収と放出が速いですが、高温で溶けやすいことや毒性などの問題もあり、応用範囲が限られています。
つまり、パワーバッテリーの熱管理を最適化することが、バッテリーの安全性、エネルギー密度、耐用年数を向上させる鍵となります。 熱伝導性材料、遮熱材料、相変化材料などの材料を使用することが効果的なアプローチです。 もちろん、最高のコストパフォーマンスを実現するには、材料の選択ではコストや持続可能性などの要素も考慮する必要があります。 これらの対策を適用すると、動力電池の性能を大幅に向上させることができます。
