ثورة في الحماية الحرارية في بطاريات مركبات الطاقة الجديدة

مقدمة:

اكتسبت مادة Aerogel، وهي مادة صلبة خفيفة الوزن مكونة من جزيئات نانوية، اهتمامًا كبيرًا لخصائصها الفريدة في مختلف التطبيقات.في عالم مركبات الطاقة الجديدة، فإن قدرات العزل الحراري الاستثنائية التي يتميز بها الإيروجيل تجعله خيارًا مثاليًا لحماية أنظمة بطاريات المركبات الكهربائية وحمايتها.يستكشف هذا المقال الميزات الرائعة للإيروجيل ويسلط الضوء على دوره في تعزيز سلامة وأداء بطاريات مركبات الطاقة الجديدة.

ما هو الإيروجيل؟

الهلام الهوائي عبارة عن مادة صلبة تشتمل على هياكل نانوية مترابطة وشبكات نانوية مسامية تتكون من تجميع الجزيئات الغروية النانوية.ويظهر مظهرًا يشبه الدخان نظرًا لبنيته الداخلية، التي تتميز بأحجام مسام موحدة للغاية أصغر بحوالي مليون مرة من رغيف الخبز ومسام مترابطة في جميع أنحاء المادة.كما أن حجم الجسيمات في إطار الهلام الهوائي أصغر بحوالي ألف مرة من حجم جزيئات الدقيق، مما يمنحه بنية فريدة يشار إليها غالبًا باسم "الدخان المتجمد".

الخصائص الرئيسية للإيروجيل:

1. الموصلية الحرارية المنخفضة: تمتلك مادة Airgel موصلية حرارية منخفضة للغاية، مما يجعلها مادة عازلة ممتازة.

2. مقاومة درجات الحرارة العالية: يُظهر الإيروجيل مقاومة استثنائية لدرجات الحرارة المرتفعة، مما يضمن ثباته وفعاليته في البيئات القاسية.

3. خفيفة الوزن ورفيعة: تتميز مادة Airgel بأنها خفيفة الوزن ويمكن إنتاجها بأشكال رقيقة، مما يقلل من تأثيرها على الوزن الإجمالي وحجم نظام البطارية.

4. الكارهة للماء: يُظهر Airgel قدرة ممتازة على مقاومة الماء، مما يحمي مكونات البطارية من المشكلات المتعلقة بالرطوبة.

5. ثبات الأبعاد الفائق: يحافظ Airgel على شكله وحجمه في ظل ظروف مختلفة، مما يوفر ثباتًا وموثوقية على المدى الطويل.

6. بناء خفيف الوزن: تساهم طبيعة الإيروجيل خفيفة الوزن في تقليل الوزن بشكل عام، مما يعزز كفاءة استخدام الطاقة في السيارة.

7. مرونة متوسطة: يعرض الإيروجيل مستوى مناسبًا من المرونة، مما يسمح له بالتكيف مع تمدد وانكماش خلايا البطارية أثناء دورات الشحن والتفريغ.

وسادة عزل Airgel للحماية الحرارية للبطارية:

إن وسادة العزل الهوائية عبارة عن منتج مركب يتكون من لباد هوائي رقيق مدمج مع فيلم PET/PI.إنه يمتلك موصلية حرارية منخفضة في درجة حرارة الغرفة ويظهر مثبطات اللهب دون توليد مادة جسيمية.يتم استخدام وسادة العزل الهوائية في المقام الأول في المساحات بين الخلايا في العبوات المقاومة للحريق لبطارية الطاقة الجديدة.في حالة الهروب الحراري في خلية بطارية واحدة، تعمل اللوحة على عزل الحرارة بشكل فعال من الانتشار إلى الخلايا المجاورة، مما يحافظ على عملها الطبيعي.بالإضافة إلى ذلك، توفر الوسادة خصائص العزل والتوسيد.

وسادة عزل البطارية للحماية الحرارية:

لوحة عزل البطارية، المكونة من الحرير المؤكسد مسبقًا أو أنواع أخرى من المواد المركبة من مادة الإيروجيل، مغلفة بطبقة بوليمر عالية (PET، PI) أو طبقات مقاومة للهب، توفر عزلًا حراريًا ممتازًا وقدرات توسيد.يتم استخدامه في المقام الأول للحماية الحرارية بين خلايا بطاريات الليثيوم أيون، مما يمنع الانفلات الحراري ويحسن بشكل كبير سلامة مركبات الطاقة الجديدة.عندما يحدث حدث حراري في خلية واحدة، تعمل وسادة العزل الهوائية المتداخلة بين الخلايا كحاجز، مما يمنع نقل الحرارة إلى الخلايا المجاورة، وبالتالي تجنب تأثير الدومينو للهروب الحراري في حزمة البطارية.تتميز وسادة العزل الهوائية أيضًا بقابلية ضغط ممتازة، مما يسمح لها باستيعاب تمدد وانكماش خلايا البطارية أثناء دورات الشحن والتفريغ.

دور Aerogel في سلامة بطارية السيارة الكهربائية:

تعتمد السيارات الكهربائية في الغالب على بطاريات الليثيوم أيون كمصدر للطاقة.يشكل الانفلات الحراري في البطاريات مصدر قلق كبير يتعلق بالسلامة.ومن خلال دمج المواد العازلة للهلام الهوائي، يتم تعزيز سلامة مركبات الطاقة الجديدة بشكل كبير.تُستخدم صفائح العزل الهوائي، المعتمدة على هلام ثاني أكسيد السيليكون وركائز ألياف السيراميك، لمنع انتقال الحرارة بين مكونات توليد الحرارة والغلاف الخارجي لنظام البطارية.تتميز لباد Airgel بموصلية حرارية منخفضة وأداء عزل ممتاز وعدم قابلية للاحتراق.بالمقارنة مع المواد العازلة التقليدية، تتطلب لباد الإيروجيل فقط خمس إلى ثلث السمك لتحقيق نفس المستوى من العزل الحراري.حاليًا، يستخدم العديد من مصنعي بطاريات السيارات اللباد المركب من ثاني أكسيد السيليكون على نطاق واسع كمواد فصل في وحدات البطارية.

المزايا الحرارية لمواد الإيروجيل:

إن تطبيق مواد الإيروجيل في مجال مركبات الطاقة الجديدة يوفر عدة مزايا حرارية منها:

1. مقاومة ممتازة للحريق: توفر مواد Airgel درجات حرارة تشغيل مثالية لبطاريات الليثيوم مع ضمان وقت إخلاء ثمين في حالة نشوب حرائق عرضية.

2. الموصلية الحرارية المنخفضة: تتميز مواد Airgel بخصائص عزل حراري فائقة، مما يسمح بطبقات عزل أرق وتعظيم الاستفادة من حجرة البطارية.

3. القدرة على مقاومة الماء: توفر مواد Airgel مقاومة استثنائية للماء، مما يضمن عمر خدمة طويل.

4. غير سامة وصديقة للبيئة: مواد الهلام الهوائي غير سامة وصديقة للبيئة، ولا تشكل أي مخاطر تلوث.

ومن خلال دمج وسادات العزل الهوائي بين خلايا البطارية، يمكن قمع انتشار الأحداث الحرارية بشكل فعال، مما يؤخر وقوع الحوادث.علاوة على ذلك، تساهم طبيعة الأيروجيل خفيفة الوزن في تقليل الوزن الإجمالي لنظام البطارية، مما يحسن كفاءة الطاقة ومدى المركبات الكهربائية.

خاتمة:

يُحدث Aerogel، بخصائصه الرائعة للعزل الحراري، ثورة في حماية وسلامة بطاريات مركبات الطاقة الجديدة.إن موصليته الحرارية المنخفضة، ومقاومته لدرجات الحرارة العالية، وبنيته خفيفة الوزن، وخصائصه الفريدة الأخرى تجعله خيارًا مثاليًا للإدارة الحرارية في السيارات الكهربائية.تعمل وسادات ومواد عزل Airgel بشكل فعال على تقليل مخاطر الانفلات الحراري وتعزيز السلامة والأداء العام لأنظمة البطاريات.مع استمرار نمو الطلب على السيارات الكهربائية، من المتوقع أن يلعب الإيروجيل دورًا حاسمًا في تطوير تقنيات تخزين الطاقة من الجيل التالي.