Modelagem para a montagem de módulos de bateria
Através deste artigo, descobriremos tudo sobre os materiais DowSil para a montagem de módulos de bateria e suas características.
Gap fillers para gestão térmica da bateria
Os módulos de bateria exigem materiais macios e compressíveis que sejam condutores térmicos para dissipar o calor e aliviar o estresse mecânico.
Estes são os requisitos típicos:
- Termicamente condutivo: 1-5W / m · K
- Amortecimento de vibrações: o material deve permanecer flexível
- Não inflamável
- Não fluido, mas preenche geometrias complexas quando comprimido (comportamento de dispersão)
- Baixos voláteis <100-300ppm
- Geralmente eletricamente isolante
- Adesão removível para reparo ou reciclagem
Exemplo de modelagem de estresse térmico
- Objetivo: compreender o impacto da condutividade térmica dos gap fillers termicamente condutivos nos campos térmicos e de tensão em um módulo de bateria durante as operações normais da bateria.
- Abordagem: análise de estresse térmico acoplado sequencialmente de um modelo representativo.
Exemplo de modelo térmico
Temperatura inicial de transferência de calor em estado estacionário: 24 ºC.
Taxa de geração de calor volumétrico de cargas térmicas: 9,560.5 W / m³.
Parâmetros fixos:
- Canal de refrigeração líquida forçada: coeficiente 30W / m²K.
- Superfícies expostas: coeficiente de transferência de calor por conveção de 4 W / m²K.
- Temperatura da película: 24 ° C.
Exemplo de modelo de estresse
- Cargas: campo de temperatura não uniforme da análise do modelo térmico.
- Condições de contorno: a superfície superior do painel do gap filler e a superfície inferior do gap filler estavam fixas.
- Modelo de material do gap filler: hiperelástico.
A condutividade térmica dos gap fillers afeta a distribuição de temperatura
Maior condutividade térmica, menor T? e ∆T
O modelo térmico sugere que o uso de gap fillers com maior condutividade térmica pode:
- Reduzir a temperatura máxima: menos calor dissipado.
- Manter a bateria operando em uma faixa de temperatura de trabalho ideal.
- Aumentar o desempenho da bateria (por exemplo, velocidade de carga / descarga, alcance de condução).
- Melhorar significativamente a uniformidade de temperatura.
Menor ∆T, menor expansão térmica
A tensão térmica leva à tensão mecânica / tensão na bateria
Redução de tensão na almofada isolante
Temperatura mais uniforme, menor esforço e tensão, maior confiabilidade.
Redução do estresse na célula da bateria
Resumo da análise de estresse
O modelo sugere que o uso de gap fillers com maior condutividade térmica pode:
- Conseguir uma menor amplitude de tensão e concentração.
- Minimizar o falha prematuro do material.
- Melhorar a segurança e a confiabilidade.
Conclusões
- Foi desenvolvido um modelo de estresse térmico para obter informações sobre os campos térmico e de estresse durante as operações normais da bateria.
- O modelo sugere múltiplos benefícios dos gap fillers com maior condutividade térmica.
- A modelagem integrada permite:
-
- Seleção e desenvolvimento de materiais de acordo com os requisitos do cliente.
- Otimização do desempenho do sistema e do processo de fabricação.
- Redução dos ciclos de desenvolvimento de produtos.
- Trabalho futuro:
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- Melhorar o modelo para levar em consideração a resistência térmica interfacial.
- Modelar configurações de design específicas do cliente.
Portfólio de materiais termicamente condutores.
