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电动汽车需求与热界面材料的未来欧洲杯足球竞彩

电动交通技术的大规模应用需要电能存储和牵引驱动系统,这些系统能够提供更好的性能、更长的续航里程和快速充电选择。随着电动汽车电池组功率密度的不断提高,需要先进的热界面材料(TIMs)来提供电池和电力电子的卓越热管理。欧洲杯足球竞彩先进的TIMs在维护现代电动汽车的安全运行和稳定性能方面发挥着至关重要的作用。

图片来源:Sopotnicki / Shutterstock.com

随着电动汽车市场的迅速扩张,汽车行业正在经历其历史上最深刻的变化之一。可靠性、续航里程和充电速度的提高,以及具有吸引力的拥有成本,使消费者的注意力越来越多地转向电池驱动和混合动力(电动和内燃机结合)电动汽车。

一个快速增长的市场

随着消费者的需求,汽车行业必须满足政府制定的越来越严格的燃油经济性和排放目标。这些要求的重要性变得越来越重要,因为全球轻型车辆的数量预计到2045年将增加近一倍。因此,到2031年,电动汽车产量预计将达到全球轻型汽车产量的50%。

当前电动汽车革命的核心是高效能源存储技术的发展,特别是锂离子电池(lib),使汽车制造商能够响应社会对清洁、高效和可持续汽车的需求。以来的发展锂钴氧化物组成的电池阴极和石墨作为阳极由索尼1991年,自由技术征服了储能市场由于其高能量密度、长循环寿命,和快速充电和放电率比其他可充电电池系统(铅酸、镍镉氢化金属镍)。

电池的发展支撑着电动出行的扩张

现代商业上可用的图书馆可以提供大约250-270 Whkg-1(每公斤瓦时)。就在十年前,最先进的lib的能量密度约为110 Whkg-1(类似于铅酸电池和镍金属氢化物电池)。电池制造商希望将LIBs的能量密度提高到450 Whkg-1到2030年,提供更紧凑、更轻量的能源存储解决方案。

与此同时,电池成本从目前的1000美元/千瓦时降至150美元/千瓦时,预计未来10年将降至90美元/千瓦时以下。

安全可靠的电动汽车的高效热管理

现代电动汽车推进系统(包括电池组、电源转换器和电动机)的能量密度不断增加,对单个部件的热管理提出了特殊要求。特别是,lib的性能、耐久性和安全性在很大程度上取决于其工作温度,理想情况下需要在15-35°C范围内,且不应超过80°C。

为了确保安全运行和延长电池寿命,电动汽车制造商开发了各种各样的电池设计(包括圆柱形、袋状或棱形单体电池)和热管理系统(采用空气或液体外部冷却)。这些系统能有效地散热电池正常工作时产生的热量(由于放电和充电电流),减少电池组内各单体电池之间不均匀的温度分布,并在外部温度过低时向电池提供热量。

TIMs在电动汽车生产中的好处

无论电动动力系统设计如何,TIMs都是电动汽车热管理系统的重要组成部分。这些材料被放欧洲杯足球竞彩置在产生热量的电子电器元件和散热片之间。TIMs的主要目的是改善冷热表面之间的热接触,最大限度地提高传热。

然而,通常情况下,TIMs还具有额外的功能(电气绝缘或屏蔽,提供电池组的结构完整性等),并需要结合相互冲突的特性。

目前,应用最广泛的TIMs是由两种或两种以上成分组成的复合材料——有机基体(膏状或液态聚合物)辅以导热欧洲杯足球竞彩填料,如氧化铝、氮化铝、石墨或金属颗粒。欧洲杯猜球平台

有机基体的导热系数相对较低,约为0.1-0.5 Wm1K1(每米 - keelvin的瓦特),而填充材料在30-100毫米的范围内表现出更高的欧洲杯足球竞彩导热率1K1

所得复合TIMs的导热系数是导热系数与基体和填料体积分数的函数,在1 ~ 5 Wm范围内欧洲杯足球竞彩1K1(相比之下,空气的导热系数约为0.02 Wm1K1).这种类型的TIM结合了聚合物的优点,如低重量,有效的加工性能,耐腐蚀与无机填料提供的导热性。

满足未来的需求

为了满足未来电动推进系统的需求,材料科学家们将其努力集中在开发新型耐用轻质材料,具有极低的热阻(或高导热性,)以及降低现有的制造和加工成本(欧洲杯足球竞彩和新开发的)时间。

金属泡沫、相变材料和碳纳米管(CNT)基材料在热管理欧洲杯足球竞彩应用中显示出特殊的前景。

最近,清华大学与美国佐治亚理工学院合作研发了一种低成本、高性能的软多孔泡沫铜铟结构,其导热系数高达50 Wm1K1与传统的TIMs相比,重量减轻,耐久性提高,抗振动和热应力性能优异。

将经历固-液相转变的蜡状相变材料(PCM)用作TIMs,是电池制造企业关注的另一个欧洲杯足球竞彩课题。相变TIM的相变温度在电池组的最佳温度范围内,可以实现半被动热管理系统(因为相变TIM可以在加热/冷却时可逆地吸收/释放大量热量),这需要一个不太复杂的外部冷却系统。

空间验证的热管理解决方案

pcm的独特性能与本质上具有高度导热性的碳基材料(如垂直排列的碳纳米管、碳纤维或石墨烯)相结合,显示出下一代TIMs欧洲杯足球竞彩的巨大发展潜力。

KULR科技集团该公司已经开发并商业化了一系列柔性、超轻高性能纤维热界面材料(FTIMs),其导热系数超过10 Wm欧洲杯足球竞彩1K1.pcm注入的碳纤维材料在小的温度范围内具有大的热容和优异的力学性能。

KULR公司的FTIMs被用于美国宇航局的“毅力”(Perseverance)漫游者的热管理系统,该漫游者目前在火星上运行(EV目前在一些最恶劣的环境中运行)。通过与电动汽车和电池制造商的合作,该公司的工程师已经在探索降低制造成本的方法,并使FTIM技术兼容于大规模生产,旨在提供市场上最先进的TIMs之一。

参考资料及进一步阅读

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写的

Cvetelin Vasilev

Cvetelin Vasilev在物理学中拥有学位和博士学位,并在谢菲尔德大学追求职业生物物理学家。拥有20多年的经验作为研究科学家,他是应用先进显微镜和光谱技术的专家,以更好地了解“软”复杂系统的组织。Cvetelin在聚合物科学,生物物理学,纳米制剂和纳米双相酚酚的同行评审期刊中有超过40个出版物(H-Index 17)。欧洲杯线上买球

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