लिथियम आयन उनके उच्च ऊर्जा और बिजली के वाहनों और संकर बिजली के वाहनों के लिए मुख्य शक्ति के स्रोत के रूप में उच्च ऊर्जा घनत्व की वजह से बैटरी, जबकि उच्च शक्ति गर्मी की बड़ी राशि लाता है। हालांकि, लिथियम बैटरी तापमान के प्रति बहुत संवेदनशील, बहुत अधिक या बहुत कम कर रहे हैं ऑपरेटिंग तापमान, प्रदर्शन और बैटरी जीवन प्रभाव लाएगा। अपने चरम तापमान वृद्धि का प्रबंधन करने के लिए प्रभावी और कॉम्पैक्ट थर्मल प्रबंधन प्रणाली (टीएमएस) के लिए की जरूरत है। सक्रिय टीएमएस और टीएमएस दो लोकप्रिय निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकी रहे हैं।
सक्रिय गर्मी प्रबंधन, ऊर्जा थर्मल प्रबंधन प्रणाली ड्राइव करने के लिए, जिसमें की जरूरत: एक मजबूर हवा ठंडा, ठंडा पानी, गर्मी पाइप ठंडा, ठंडा और अधिक आम निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन, ऊर्जा की खपत प्राकृतिक ठंडा, चरण परिवर्तन सहित स्थानों, चिह्नित नहीं है है। सामग्री कूलिंग और इतने पर
सक्रिय थर्मल प्रबंधन
लेन-देन एट अल।, गर्मी पाइप मॉड्यूल एक लिथियम आयन बैटरी थर्मल प्रबंधन के लिए बनाया गया है। उन्होंने पाया कि विभिन्न जोड़ा वेंटिलेशन HEV बैटरी की गर्मी पाइप प्रभावी थर्मल प्रबंधन समाधान साबित कर दिया। ग्रीको एट अल। विकसित गर्मी पाइप की एक मॉडल एक आयामी क्षणिक थर्मल मॉडल के संयोजन सर्किट। वे बताते हैं कि लिथियम आयन बैटरी का तापमान 28 ℃ करने के लिए 52 ℃ से क्षणिक की एक आयामी मॉडल का उपयोग करके कम है। मोहम्मदियन एट अल एल्यूमीनियम पंख फोम डालने लिथियम आयनों शांत करने के लिए कोशिकाओं। वे हीट सिंक के भीतर उपयोग के बाद एल्यूमीनियम फोम, एल्यूमीनियम फोम के उपयोग के बिना मामले के साथ तुलना में है कि पाया, लिथियम आयन बैटरी की सतह का तापमान काफी कम है। झाओ एट अल।, एक लिथियम आयन बैटरी ठंडा करने के लिए एक तरल ठंडा सिलेंडर इस्तेमाल करते हैं। वे हाइड्रोलिक सिलेंडर 42 बेलनाकार बैटरी का सतह तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से नीचे रखा जाता है। गर्मी पंपों, गर्मी सिंक, प्रशंसक असेंबलियों आदि के अतिरिक्त, उपरोक्त सक्रिय शीतलन के सभी तरीके महंगे हैं।
निष्क्रिय तापीय प्रबंधन
निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन (जैसे कि एक चरण में बदलाव सामग्री के रूप में) हाल के वर्षों में अधिक से अधिक लोगों का ध्यान है, क्योंकि यह, कुशल कॉम्पैक्ट और हल्के है। चरण में बदलाव सामग्री (पीसीएम) अव्यक्त गर्मी भंडारण गर्मी के रूप में, अव्यक्त गर्मी बड़े मीडिया मुख्य रूप से पानी कर रहे हैं, पैराफिन और अन्य अकार्बनिक लवण, आदि अव्यक्त गर्मी भंडारण के दौरान, तरल या गैस टीएमएस पीसीएम प्रणाली के लिए तरल ठोस से एक लगभग स्थिर तापमान चरण में बदलाव पर पीसीएम लागू किया जाता है, आम तौर पर नीचे दी गई आवश्यकताएं:
1) उपयुक्त चरण संक्रमण तापमान, चरण परिवर्तन, उपयुक्त थर्मल चालकता (आमतौर पर बड़े) की बड़ी अव्यक्त गर्मी है;
2) चरण परिवर्तन के दौरान गलाने की घटना नहीं होनी चाहिए ताकि चरण परिवर्तन माध्यम के रासायनिक संरचना में परिवर्तन नहीं किया जा सके;
3) चरण संक्रमण की उलटाव बेहतर है, सुपरकोलिंग की डिग्री यथासंभव छोटी होनी चाहिए, और प्रदर्शन स्थिर है;
4) गैर विषैले, गैर संक्षारक, गैर प्रदूषणकारी;
5) सुरक्षा, गैर-ज्वलनशील, विस्फोटक या ऑक्सीडेटिव गिरावट का उपयोग;
6) तेज क्रिस्टलीकरण दर और क्रिस्टल विकास दर।
7) शारीरिक प्रदर्शन आवश्यकताओं: कम वाष्प दबाव; छोटे मात्रा में विस्तार दर; उच्च घनत्व;
8) आर्थिक प्रदर्शन आवश्यकताओं: कच्चे माल खरीदने के लिए आसान, सस्ती कीमतों।
इस पत्र, विज्ञान और प्रौद्योगिकी आबिद हुसैन के हांगकांग विश्वविद्यालय से एक है, जो 2018 में पत्रिका कागजात 'थर्मल विज्ञान के इंटरनेशनल जर्नल' में प्रकाशित 'लिथियम आयन बैटरी के थर्मल प्रबंधन ग्राफीन लेपित निकल फोम चरण में बदलाव सामग्री के साथ संतृप्त का उपयोग कर' में, साहित्य ग्रेफाइट का वर्णन करता है पैराफिन सामग्री पीसीएम सामग्री alkenyl एक निकल लेपित समग्र बेहतर विशेषताओं शक्ति लिथियम बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली में लागू किया जाता है। 1.7A और एक निर्वहन वर्तमान, एक निकल विपरीत, पैराफिन मोम, GCN, झाग निकल + पैराफिन, और पैराफिन मोम + GCN पर थर्मल प्रबंधन परिणाम में पाया गया कि के रूप में बस 17% की एक निकल बैटरी की सतह के तापमान में कमी का उपयोग करने से संतृप्त ग्राफीन में लिपटे निकल फोम के साथ तुलना में निकल फोम का उपयोग।
1 फ़ील्ड अवलोकन
आम पीसीएम (0.1-0.3W / (एम · कश्मीर)) एक बहुत कम तापीय चालकता है। पुनर्योजी दर पीसीएम के एक कम तापीय चालकता से प्रभावित है। कई तकनीकों पीसीएम की तापीय चालकता में सुधार के लिए साहित्य में वर्णित किया गया है। Goli एट अल ग्राफीन कंपोजिट सामग्री शुद्ध पीसीएम की तापीय चालकता में सुधार करने के लिए इस्तेमाल किया। उन्होंने पाया ग्राफीन / तेल मिश्रित की तापीय चालकता तक पहुँच जाता है कि 45W / (mK) शुद्ध ग्रेफाइट की तापीय चालकता 0.2W / (mK) है। वे यह भी 5 ए, ग्राफीन / तेल मिश्रित लिथियम आयन बैटरी 16 ℃ के तापमान वृद्धि के उपयोग का एक निर्वहन वर्तमान में मनाया गया बिना ग्राफीन तापमान / तेल संयुक्त 37 ℃ है। सुधार करने के लिए Kizilel एट अल ग्रेफाइट मैट्रिक्स तापीय चालकता। वे एक धातु ट्यूबलर शरीर के लिए ठोस पैराफिन जोड़कर कहा कि ग्रेफाइट तेल लगभग 17W / (mK) की तापीय चालकता, एक समान पीसीएम सामान्य तापमान और दबाव की स्थिति के तहत लिथियम आयन बैटरी मिश्रण करने के लिए योगदान देता है। आदमी एट अल epoxy राल की तापीय चालकता 3-4 बार बढ़ जाती है। उन्होंने पाया कि, समग्र सामग्री में मोम सामग्री बढ़ रही है उच्च भंडारण क्षमता और कम तापमान वृद्धि हासिल कर सकते हैं द्वारा।
धातु फोम भी बढ़ाया जा पीसीएम तापीय चालकता व्यवहार्य विकल्प के लिए दिखाया गया। उच्च सरंध्रता, अच्छा थर्मल भौतिक गुणों और यांत्रिक शक्ति धातु फोम की एक महत्वपूर्ण विशेषता है। ली एट अल।, तांबा फोम पैराफिन समग्र अध्ययन के उपयोग 10Ah लिथियम आयन बैटरी का 1C, एक तांबे समग्र थर्मल प्रबंधन सामग्री, हवा संवहन मोड और एक तुलना मोड शुद्ध तेल के रूप में एक फोम का उपयोग करने का एक निर्वहन दर पर एक शुद्ध प्राकृतिक हवा संवहन और पैराफिन: गर्मी वे दो मोड के परिणामों के साथ तुलना में किया गया था के प्रदर्शन के लिए समूह प्रबंधन प्रणाली। कम बैटरी की सतह के तापमान 29% और 12% थे। हुसैन एट अल।, एक निकल बैटरी की सतह के तापमान कंपोजिट सामग्री 3.4Ah लिथियम आयन बैटरी का उपयोग कर। उन्होंने पाया कि, 2C निर्वहन दर, बैटरी की सतह के तापमान और हवा में क्रमश: प्राकृतिक शुद्ध से पर पैराफिन मोड नीचे 31% और सामिमी एट पैराफिन कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री के बाद 24% कर रहे हैं, बैटरी की सतह का तापमान ड्रॉप 15 ℃। समग्र शुद्ध पैराफिन विपरीत की तापीय चालकता, वृद्धि हुई 81-273% की तापीय चालकता। Sabbah एट अल। ग्रेफाइट का उपयोग पैराफिन की तापीय चालकता में सुधार करने के लिए किया गया। उन्होंने बैटरी के रूप में इलेक्ट्रिक हीटर का इस्तेमाल किया और पाया कि ग्रेफाइट-पीसीएम कंपोजिट के उपयोग के कारण, सतह के तापमान 5% कम है। Khateeb एट अल एल्यूमीनियम तेल की तापीय चालकता में सुधार करने के लिए प्रयोग किया जाता फोम। उन्होंने पाया कि बैटरी 13.2Ah 5% सामान्य मोम की तुलना में कम की सतह का तापमान।
पिछले अध्ययनों में, थर्मल प्रबंधन लिथियम आयन बैटरी मुख्य रूप से प्रयोग किया जाता है ग्राफीन - ग्रेफाइट कंपोजिट सामग्री या एक जज धातु (तांबा, निकल या एल्यूमीनियम) / ग्रेफाइट कंपोजिट सामग्री ग्राफीन तापीय चालकता बहुत अधिक है (~ 2000- 3000W / (एमके))। फोम निकल और फोफाइड निकेल और ग्रेफीन कोटिंग्स में डूबे हुए पैराफिन मोम की तापीय चालकता में सुधार किया गया है।
लेकिन समस्या यह है, केवल छह बार तापीय चालकता है एक निकेल, और उच्च तापमान, ग्रेफाइट में - polystyrene कंपोजिट थर्मामीटरों गुण (जैसे, तन्य शक्ति और संपीड़न ताकत) यहाँ कमजोर हो जाता है, सूचना दी ग्रेफीन-लेपित फोम निकल लिथियम आयन बैटरी के लिए एक थर्मल प्रबंधन प्रणाली के रूप में प्रयोग किया जाता है।
एक लिथियम बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम के रूप में 2 ग्रेफेन लेपित फोम निकल सामग्री अवलोकन
जंग प्रतिरोध, की तुलना में अधिक: इस अध्ययन, नए थर्मल प्रबंधन सामग्री (ग्राफीन एक धातु (निकल) पैराफिन फोम और उसके संयोजन) निकल कई फायदे का उपयोग करने का एक लिथियम आयन बैटरी थर्मल प्रबंधन में इसके बाद के संस्करण की समस्याओं को हल करने के लिए, शक्ति और लचीलापन। निकल के यांत्रिक गुणों एक फाइबर / कण प्रबलित निकल का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है। कार्बन परमाणुओं आसानी से निकल में अपने उच्च घुलनशीलता की वजह से निकल में भंग किया जा सकता है, और निकल सतह आसानी से अग्रिम में गठित किया जा सकता पैटर्न, इसे ठीक ढंग से ग्राफीन पैटर्न के पसंदीदा ज्यामिति तैयार करने के लिए संभव है। ग्राफीन झरझरा सामग्री की एक सीमा के साथ निकल ग्राफीन के लिए लागू synthesizing उत्कृष्ट संगतता दिखाया। ग्राफीन आधारित कंपोजिट सामग्री बेहतर कंपोजिट सामग्री ही होने यांत्रिक गुणों, और थर्मल विस्तार की कम गुणांक है। झाओ एट अल। कंपोजिट सामग्री में रिपोर्ट, यंग मापांक और ग्राफीन कंपोजिट सामग्री (पॉलीविनाइल शराब और ग्राफीन नैनो-पत्र) के यांत्रिक गुणों के बारे में 10 गुना की वृद्धि और किया गया था 150%। ग्राफीन एक निकल फोम पर उगाया होगा GCN कठिन। साइक्लिंग प्रदर्शन GCN फोम (0.05g / एल ग्राफीन, मूल 1.2 गुना की नी फोम कठोरता के अलावा के साथ) बहुत बढ़िया (3mA पर / के बाद भी 98% के 10,000 चक्र क्षमता प्रतिधारण दर सेमी)।
ग्राफीन की वृद्धि रासायनिक वाष्प जमाव का उपयोग कर एक जज निकल पर लेपित है पूरा करने के लिए एक संतृप्त ग्राफीन में लिपटे निकल फोम (GCN) - इस अध्ययन में, थर्मल प्रबंधन के लिए एक नया सामग्री का उपयोग कर एक लिथियम आयन बैटरी द्वारा हासिल की है। प्राप्त GCN फोम तापीय चालकता पैराफिन मोम, शुद्ध तेल उच्च तुलना में 23 गुना। ठोस पैराफिन चरण में बदलाव सामग्री (पीसीएम) के रूप में प्रयोग किया जाता है, शुद्ध पैराफिन मोम की तुलना में जोड़ा गया है, पैराफिन GCN फोम, जो पिघलने का तापमान बढ़ जाता है जोड़ा , शुद्ध पैराफिन मोम के solidification तापमान से कम, अव्यक्त गर्मी और विशिष्ट ऊष्मा GCN फोम तेल के अलावा के 30% और 34% क्रमशः, एक लिथियम बैटरी सामग्री में कमी आई तुलना में आवेदन के परिणाम थर्मल प्रबंधन के 5 प्रकार: ठोस निकल पैराफिन, GCN, पीसीएम संतृप्त ग्राफीन में लिपटे निकल फोम 17% की बैटरी तापमान वृद्धि का उपयोग कर झाग निकल + पैराफिन, और पैराफिन मोम + GCN झाग निकल में 1.7A के निर्वहन वर्तमान के साथ तुलना में,।
3 निष्कर्ष
निकेल फोम एक वाष्प जमाव तकनीक ग्राफीन कोटिंग रासायनिक तैयारी का उपयोग कर तैयार किया। एक जज निकल ग्राफीन परत की मोटाई 1-2 नैनोमीटर है। पैराफिन के रूप में चरण में बदलाव सामग्री ग्राफीन में लिपटे ग्रेफाइट पैराफिन alkenyl गर्भवती में डूब जाता है झाग निकल एक निकल कोटिंग और एक लिथियम आयन बैटरी थर्मल प्रबंधन के मामले में अपने आवेदन की थर्मल विशेषताओं, मुख्य परिणामों का सारांश नीचे दिया गया है।
1) मापन स्पंदित लेजर संतृप्त पैराफिन ग्राफीन समग्र झाग निकल कोटिंग और समग्र झाग निकल पैराफिन पैराफिन आगे समर्थन सामग्री की तापीय चालकता का उपयोग कर। परिणाम बताते हैं कि ग्राफीन में लिपटे निकल फोम तापीय चालकता शुद्ध पैराफिन 23 गुना की वृद्धि हुई, और शुद्ध निकल फोम तेल की तापीय चालकता वृद्धि हुई 6 गुना।
2) कोटिंग ग्राफीन संतृप्त फोम निकल और निकल पैराफिन मोम यौगिक मिश्रित सामग्री पिघलने तापमान और ठंड तापमान का निरीक्षण, और शुद्ध तेल कंपोजिट सामग्री के साथ तुलना में (झाग निकल तेल संतृप्त / ग्राफीन के साथ लेपित foams झाग निकल) पिघलने का तापमान और ठंड तापमान में वृद्धि हुई और कमी हुई, निकल फोम तेल के साथ इस बातचीत का एक परिणाम के रूप में।
3) शुद्ध पैराफिन अव्यक्त गर्मी की तुलना में, संतृप्त पैराफिन झाग निकल कोटिंग ग्राफीन समग्र अव्यक्त गर्मी 30% तक कम किया गया है। यह ग्राफीन में लिपटे समग्र झाग निकल पैराफिन निर्णय की संतृप्ति की वजह से है पैराफिन की बड़े पैमाने पर अंश कम । पैराफिन धातु फोम के छोटे गुहाओं की उपस्थिति के कारण बड़े पैमाने पर कम कर दिया। कंपोजिट सामग्री के निहित ताप क्षमता ठोस और द्रव राज्यों कम शुद्ध सामग्री 16% तेल और 12% की निकल पैराफिन अनुपात foamed, और एक निकल लेपित ग्राफीन संतृप्त पैराफिन विशिष्ट उष्मा 35% और 34%, राज्य कंपोजिट सामग्री पर शुद्ध ठोस और द्रव तेल की तुलना में छोटे थे। कारण यह है कि एक छोटे से गर्मी क्षमता शुद्ध पीसीएम धातु फ्रेम (निकल फोम और निकल फोम ग्राफीन के साथ लेपित) की तुलना में है।
4) अंत में, अध्ययन अनुप्रयोग विकास सामग्री (यानी, एक लिथियम आयन बैटरी थर्मल प्रबंधन) का भी अध्ययन किया और तुलना चार अतिरिक्त थर्मल प्रबंधन सामग्री है, अर्थात निकल फोम, निकल फोम ग्राफीन के साथ लेपित, पैराफिन मोम, और भी शामिल है पैराफिन निकल फोम निर्वहन वर्तमान 1.7A, बस 17% की एक निकल बैटरी की सतह के तापमान में कमी का उपयोग करने से संतृप्त ग्राफीन में लिपटे निकल फोम कम।
