Hővezető anyagok az energiatárolásban

Az elektrotechnikában a technológiai fejlődés új hőelvezetési megoldások keresésének szükségességét teremtette meg.

A hővezető anyagok megjelenése a piacon lehetővé tette az alkalmazások modernizálását (elsősorban miniatürizálását). Ezt ezen alkatrészek hővezető és elektromos szigetelő tulajdonságai tették lehetővé. Idővel elkezdődött a hővezető anyagok használata a külső akkumulátorokban, mivel ezek az anyagok jelentősen rosszabbul teljesítenek, és hajlamosabbak a meghibásodásra magas hőmérsékleten.

A hűtőrendszerek tervezésekor számos tényezőt kell figyelembe venni:

• Elektromos ellenállás (szigetelés és ellenállás)
• Külső tényezőkkel szembeni ellenállás (hőmérséklet, ütés, por)
• Az eszköz átlagos és maximális teljesítménye
• Maximális üzemi hőmérséklet
• A hűtőrendszer hatékonysága
• A hűtőfelület simasága/porozitása

A hővezető anyagokat jellemző legfontosabb paraméterek a következők:

Hővezető képesség – az a hőmennyiség, amely adott körülmények között és idővel átáramlik egy adott anyagon. Minden anyagnak eltérő a hővezető képessége, így nem mindegyik alkalmas hőelvezetési alkalmazásokra. A hővezető anyagok leggyakrabban különböző méretű és alakú fém-oxid részecskék (töltőanyagok) keverékeit használják a megfelelő vezetőképességi érték eléréséhez.

Hőállóság – ez az az ellenállás, amelyet egy adott anyag a hőáramlással szemben nyújt. Hűtőrendszerekben a hőállóság nagyon fontos – a lehető legjobb hőelvezetési teljesítmény elérése érdekében a lehető legalacsonyabb hőállóságú anyagot szeretnénk kiválasztani. Az ilyen alkalmazások egyik fő célja a csatlakozók felületei közötti légrés kiküszöbölése, mivel a levegő nagy hőállósággal rendelkezik.

Az akkumulátorok tárolásában használt anyagtípusok.

Hővezető ragasztók – ezek speciális ragasztók, amelyek zord körülmények között is működnek. Ellenállnak a magas hőmérsékletnek és nem száradnak ki, ami azt jelenti, hogy hosszú ideig képesek megőrizni tulajdonságaikat. A ragasztó használata javítja a hőelvezetést, miközben egyidejűleg rögzíti a csatlakozókat, kiküszöbölve a csavarok vagy bilincsek szükségességét. Leggyakrabban az akkumulátorcellák stabilizálására és rögzítésére használják őket, csökkentve az eszközök meghibásodási arányát, miközben biztosítják az optimális hőelvezetést.

Réstöltő anyagok (GFL-ek) – olyan hővezető anyagok, amelyekkel eszközök burkolhatók, és hűtőbordákra vagy házburkolatokra alkalmazhatók. Legfontosabb előnyük a könnyű alkalmazás, amely lehetővé teszi az összetett geometriák védelmét. Ezeket az anyagokat jellemzően úgynevezett "vezetési útvonal" létrehozására használják. Ez a megoldás javítja a hőtulajdonságokat, ütéscsillapítást és stabilitást biztosít. Ezenkívül a töltőanyagok használata javítja az elektromos szigetelést, ami az elektromos eszköz biztonságos használatához vezet.

Töltőanyagok – ezek az anyagok szerkezetileg nagyon hasonlóak a réstöltő anyagokhoz, de mechanikai és elektromos tulajdonságaikban különböznek. A töltőanyagok speciális geometriájú fóliák, amelyeket lapokban, tekercsekben vagy speciális formára vágva szállítanak. Úgy tervezték őket, hogy kompenzálják az alkatrészek egyenetlenségeit, így hatékonyan kiküszöbölik a buborékokat és a légréseket, és nyomásérzékeny alkalmazásokban használják őket.

Milyen előnyei vannak a hővezető anyagok használatának?

A hőmérséklet akkumulátorokra gyakorolt ​​hatásának elemzésekor fontos megjegyezni, hogy a változó hőmérsékletek jelentősen befolyásolják az akkumulátor teljesítményét. A gyártó által ajánlott értékek fölé emelkedő hőmérséklet jelentős kapacitásveszteséget eredményez, amely akár az akkumulátor kapacitásának 50%-át is elérheti. A kedvezőtlen hőmérsékleten való működés az akkumulátor idővel öregedéséhez vezet, ami megnövekedett meghibásodási arányhoz vezet. Ezért az olyan anyagok használata, amelyek hatékonyan elvezetik a hőt az optimális hőmérséklet fenntartása érdekében, hosszabb üzemidőt és az energiatároló eszköz jobb teljesítményét teszi lehetővé.

A hővezető anyagok stabilizálják az akkumulátorcellákat és az egész akkumulátort a járműhöz képest, védve azt a mechanikai sérülésektől. Ez azért fontos, mert az energiatároló eszközt érő potenciális ütések a lemezek aktív tömegének kiesését okozhatják a cellákból. Ez viszont az akkumulátor kapacitásának csökkenéséhez, szélsőséges esetekben pedig belső rövidzárlathoz vezet. Ez a fajta meghibásodás tönkreteszi az akkumulátort, és szükségessé teszi annak cseréjét.

Az energiatároló eszközök hajlamosak az árapály-áramlásokkal kapcsolatos hibákra. Ezek veszélyt jelentenek a közelben dolgozókra. Szivárgási áramok a következők következtében fordulhatnak elő: az akkumulátorblokk szennyeződése, elektrolit szivárgás az akkumulátorházon keresztül, vagy rések és repedések kialakulása az akkumulátorházban. A töltőanyag használata javítja az elektromos szigetelést, ami a telepítés biztonságát és hosszabb élettartamát eredményezi.

Következtetések

A hővezető anyagokat olyan alkalmazásokban használják, amelyek nagy mennyiségű hőt termelnek, például a fent tárgyalt energiatároló eszközökben. A hővezető anyagok használata növeli az akkumulátorok, akkumulátorok és tárolóeszközök üzembiztonságát. Biztosítják a tároló üzemi hőmérsékletének stabilizálását, lehetővé téve a sokkal hosszabb ideig történő használatát a csúcsteljesítmény elérése mellett. Rezgésnek kitett alkalmazásokban érdemes megfontolni töltőanyagok használatát, hogy minimalizáljuk az akkumulátorok rezgés okozta mechanikai károsodásának lehetőségét.

A hővezető anyagok energiatároló alkalmazásokban betöltött előnyeit elemezve magabiztosan állíthatjuk, hogy ezek megtérülő befektetést jelentenek, amely csökkenti az ilyen eszközök üzemeltetésével és karbantartásával kapcsolatos költségeket, védelmet nyújt nekik, és segít fenntartani a megfelelő üzemi feltételeket.