Materiais para a xestión térmica das baterías: optimización do rendemento, a seguridade e a vida útil

O desenvolvemento de baterías de ións de litio de alto rendemento é un dos motores de innovación máis importantes do noso tempo. Xa sexa para a electromobilidade, o almacenamento de enerxía estacionario ou as aplicacións industriais, os sistemas de baterías modernos deben ofrecer densidades de enerxía cada vez maiores, tempos de carga máis curtos e vida útil máis longa. Ao mesmo tempo, as esixencias de seguridade e fiabilidade son cada vez maiores.

Un factor crucial para o éxito é a xestión térmica das baterías. Só se a calor xerada se disipa ou distribúe de forma fiable, as baterías poden alcanzar o seu máximo rendemento de forma consistente. Dr. Dietrich Müller GmbH ofrece unha ampla carteira de materiais de interface térmica, materiais de illamento e compoñentes personalizados que se poden adaptar individualmente a aplicacións específicas.

Por que é tan importante a xestión térmica da batería

As baterías de ións de litio funcionan de xeito óptimo só dentro dun rango de temperatura limitado. Mesmo pequenas desviacións de temperatura poden afectar significativamente o seu rendemento.

As temperaturas excesivas poden provocar, entre outras cousas:

• envellecemento acelerado das celas da batería,
• vida útil reducida,
• rendemento decrecente,
• maior risco de seguridade.

Pola contra, as temperaturas excesivamente baixas reducen a potencia de carga e descarga e prolongan significativamente os tempos de carga.

Un factor particularmente crítico é que as celas individuais dentro dun módulo de batería poden quentarse en distintos graos. Se se desenvolven os chamados puntos quentes, as celas individuais envellecen máis rápido que outras. Polo tanto, unha xestión homoxénea da temperatura é esencial para manter o rendemento a longo prazo de todo o sistema de batería.

Diferentes aplicacións requiren diferentes solucións de materiais.

Dependendo da aplicación, os requisitos para a xestión térmica varían considerablemente. As baterías para vehículos eléctricos, sistemas de almacenamento de enerxía estacionarios ou aplicacións industriais impoñen diferentes demandas en canto a refrixeración, illamento e protección mecánica.

A Dr. Dietrich Müller GmbH desenvolve solucións individuais para isto baseadas en diversas tecnoloxías de materiais:

• películas termocondutoras,
• Placas de condutividade térmica,
• Materiais de interface,
• pastas térmicas,
• Almofadas de fenda,
• Materiais de cambio de fase,
• Materiais illantes eléctricamente e condutores térmicos.

A ampla variedade de materiais permite adaptar as solucións con precisión á aplicación respectiva.

Películas e placas termocondutoras

As películas e as placas termocondutoras ofrecen un xeito particularmente eficiente de transferir calor.

Melloran a transferencia de calor entre as celas da batería, os disipadores de calor e as carcasas, e reducen significativamente a influencia das capas de aire illantes. Os materiais modernos alcanzan condutividades térmicas de ata 9 W/mK, o que garante unha disipación de calor significativamente mellorada. Ao mesmo tempo, proporcionan protección mecánica e poden reducir as vibracións ou as cargas de choque.

Dependendo da aplicación, hai diferentes materiais dispoñibles, por exemplo:

• láminas de silicona,
• películas de poliimida,
• Películas PEEK,
• sistemas acrílicos termocondutores,
• películas de poliéster termocondutoras,
• Espumas con recheos termocondutores.

Pastas térmicas e materiais de cambio de fase

Non todas as aplicacións son axeitadas para materiais de interface sólida. As pastas térmicas ou os materiais de cambio de fase úsanse con frecuencia para xeometrías complexas ou superficies irregulares.

Estes materiais compensan as irregularidades e melloran o contacto térmico entre os compoñentes. Os materiais de cambio de fase tamén almacenan enerxía térmica a curto prazo e axudan a reducir as flutuacións de temperatura dentro do sistema de baterías.

Protección mecánica e illamento eléctrico

Ademais da transferencia de calor, os materiais modernos cumpren outras tarefas importantes.

Serven, por exemplo, como:

• illamento eléctrico,
• Separador de celas,
• espazadores,
• amortiguación de vibracións,
• Protección contra tensións mecánicas,
• Barreira contra as fugas de electrólitos.

A carteira tamén inclúe pezas moldeadas especiais ou placas de epoxi para separar módulos de celas individuais. Isto permite que os módulos de batería non só sexan optimizados termicamente, senón tamén que sexan máis seguros e robustos.

Tendencia futura: Solucións de transferencia de calor configuradas individualmente

As esixencias dos sistemas de baterías están a evolucionar rapidamente. Maiores densidades de enerxía, tempos de carga máis rápidos e deseños máis compactos requiren materiais cada vez máis eficientes.

Os desenvolvementos actuais inclúen, entre outros:

• películas ultrafinas de alto rendemento,
• adhesivos termocondutores,
• almofadas térmicas sen silicona,
• Materiais de alta temperatura,
• películas de PEEK e poliimida,
• Almofadas de fenda altamente condutoras térmicamente.

Ademais dos produtos estándar, as solucións personalizadas son cada vez máis importantes. Os materiais de interface térmica adaptados individualmente facilitan a montaxe, reducen os tempos de produción e melloran a calidade das montaxes.

Dr. Dietrich Müller GmbH como socio de desenvolvemento

Dr. Dietrich Müller GmbH ten décadas de experiencia no procesamento de películas técnicas, materiais termocondutores e materiais illantes eléctricos.

A empresa apoia os seus clientes desde a selección e o deseño de materiais ata a produción en serie e ofrece:

• asesoramento técnico,
• Configuración de solucións individuais de condución de calor,
• Pezas estampadas e moldeadas,
• mecanizado CNC,
• Corte por láser
• Corte por chorro de auga
• Embalaxe feita á medida.

A combinación da experiencia en materiais e a fabricación moderna dá lugar a solucións que se adaptan con precisión aos requisitos dos sistemas de baterías modernos.

Resumo

A xestión térmica nas baterías é un factor crucial para o rendemento, a seguridade e a vida útil dos sistemas modernos de almacenamento de enerxía. Os materiais innovadores de interface térmica, as películas termocondutoras, as placas termocondutoras e os materiais illantes permiten un control eficiente da temperatura e, ao mesmo tempo, protexen as celas sensibles da batería.

Cunha ampla carteira de materiais e unha ampla experiencia en fabricación, Dr. Dietrich Müller GmbH axuda a fabricantes e desenvolvedores na realización de sistemas de baterías de alto rendemento, desde a idea inicial ata a produción en serie.