Fanglu Shi Sanzhong Liu Fucai Hua
(Centro de Tecnología, Fujian Supertech Advanced Materials Co., LTD. Xiamen, 361021)
Resumen: Los materiales de aislamiento son elementos clave indispensables en los sistemas de gestión térmica de las baterías. Los paneles especiales de aislamiento al vacío (VIP) han demostrado prometedoras perspectivas de aplicación para mejorar el rendimiento de los sistemas de baterías, gracias a sus excepcionales propiedades de aislamiento y resistencia al fuego. Este artículo presenta por primera vez de manera sistemática los principales indicadores de rendimiento de los VIP metálicos y de los VIP ultradelgados, realiza pruebas y análisis sobre su desempeño en aislamiento térmico y sus características dinámicas de transferencia de calor, y establece comparaciones con los productos actuales de fieltro de aerogel. Se utiliza como aislante en paquetes de baterías, mejorando significativamente la adaptabilidad ambiental a bajas temperaturas y la autonomía de los paquetes, además de suprimir la propagación del desbordamiento térmico de las baterías. Al mismo tiempo, ofrece una excelente relación costo‑beneficio. Los resultados muestran que este nuevo tipo de productos especiales de aislamiento al vacío presenta mayores ventajas en el diseño integrado de disipación de calor, aislamiento y prevención de incendios para baterías y sistemas de almacenamiento de energía.
Palabras clave: Paneles especiales de aislamiento al vacío; Conductividad térmica; Difusividad térmica; Gestión térmica de baterías; Desbordamiento térmico
Perfil del autor: Fanglu Shi: (Date of Birth: July 12, 1962) Gender: Male Ethnicity: Han Native Place: Zhengning, Gansu Province Education: Master’s Degree Title: Senior Engineer Research Direction: Low-temperature Technology, Thermal Insulation Technology, Vacuum Technology and Its Application
0IIntroducción
La aparición de vehículos eléctricos de nueva energía ha abordado eficazmente los problemas energéticos y medioambientales causados por los vehículos tradicionales. Como componente central de los vehículos eléctricos, la vida útil y la eficiencia de uso de la batería determinan el rendimiento del vehículo. Entre los factores que afectan la vida útil de la batería, el más importante es su temperatura de operación. Las temperaturas excesivamente altas o bajas pueden impactar notablemente en el desempeño de la batería: las bajas temperaturas reducen la eficiencia de carga y descarga, mientras que las altas acortan su vida útil. Si la temperatura se sale de control, puede provocar explosiones y otros accidentes de seguridad. Por ello, garantizar que la batería opere dentro de un rango seguro de temperatura constituye una preocupación para toda la industria.
Especialmente con el aumento de la densidad energética de las baterías, la autonomía ha mejorado rápidamente, pero la fiabilidad y la seguridad del producto han cobrado mayor relevancia. Los accidentes de seguridad provocados por el desbordamiento térmico de las baterías han obstaculizado el desarrollo de los vehículos de nueva energía. Aunque las baterías superan diversas pruebas estrictas de normativas de seguridad antes de salir de fábrica para asegurar su uso seguro, esto aún no logra prevenir completamente los incidentes de desbordamiento térmico.
El principio de funcionamiento de las baterías de nueva energía consiste en liberar energía mediante reacciones electroquímicas; por lo tanto, dicha reacción está inevitablemente estrechamente relacionada con la temperatura del sistema de la batería. Numerosos investigadores han realizado estudios detallados de modelado y simulación sobre las características térmicas de las baterías y el impacto de la temperatura en su rendimiento y vida útil [1]. Por ejemplo, Sato [2] y colaboradores demostraron que, cuando la temperatura de la batería supera los 50 °C, tanto la eficiencia de descarga como la vida útil disminuyen significativamente; Khateeb [3] y otros señalaron que, cuando la temperatura del paquete de baterías excede su rango óptimo de operación, la uniformidad térmica del paquete se deteriora, lo que puede conducir a desbordamientos térmicos y accidentes de seguridad por incendio; Pesaran [4] y otros propusieron que la temperatura óptima de operación de la batería debería mantenerse entre 25 y 40 °C. Por consiguiente, desarrollar tecnologías eficientes de disipación/aislamiento térmico y construir un sistema de gestión térmica de baterías que mantenga la batería dentro de un rango adecuado de temperatura resulta crucial para asegurar su funcionamiento normal y prevenir accidentes de seguridad.
La tecnología de gestión térmica de baterías puede clasificarse en tecnología pasiva y tecnología activa, según si se consume energía adicional. De acuerdo con las diferencias en los medios de transferencia de calor y los métodos de intercambio térmico, la gestión térmica puede subdividirse en modalidades tales como refrigeración por aire, refrigeración por líquido, materiales de cambio de fase (PCM) y tubos de calor.
La gestión térmica de las baterías no solo incluye el control de la temperatura del paquete de baterías, sino también el aislamiento y la disipación del calor entre las celdas. El primero está más relacionado con la calidad operativa del sistema de baterías y con la eficiencia energética, mientras que el segundo se centra principalmente en el fenómeno de la propagación térmica y en el proceso de desbordamiento térmico de la batería, aspectos vinculados a la seguridad. En cuanto a la investigación sobre tecnologías de gestión térmica para baterías de litio, diversos métodos de refrigeración e intercambio de calor han sido ampliamente reportados en la literatura [5]; sin embargo, existen pocos estudios dedicados al análisis de las características de los materiales aislantes empleados en la gestión térmica. De hecho, los materiales aislantes desempeñan un papel muy importante en la gestión térmica de las baterías, y los parámetros de interés varían según la aplicación. Elegir el material aislante adecuado resulta crucial para mejorar el nivel de gestión térmica [6]. Además, el rápido desarrollo de la tecnología de baterías de nueva energía ha hecho aún más urgente la creación de nuevos materiales o estructuras aislantes, planteando así nuevas exigencias:
(1) El desbordamiento térmico en las baterías de potencia, provocado por abusos eléctricos, abusos mecánicos, cortocircuitos, etc., puede liberar una gran cantidad de calor en un breve lapso de tiempo. Los materiales aislantes convencionales y las soluciones de refrigeración líquida no logran resolver completamente este problema.
(2) Los vehículos tradicionales aprovechan el calor residual para proporcionar un ambiente confortable en el habitáculo sin consumir energía adicional, mientras que la gestión térmica de los vehículos de nueva energía requiere esencialmente utilizar la propia energía de la batería para mantenerla. Por ello, resulta especialmente necesario desarrollar materiales aislantes altamente eficientes, particularmente aquellos con una conductividad térmica extremadamente baja.
(3) A medida que aumenta la demanda del mercado por una mayor densidad energética en las baterías de potencia, una solución consiste en emplear mejores materiales aislantes para incrementar el número de celdas en el paquete de baterías, elevando así la densidad energética y la autonomía, o bien reducir el volumen del paquete para ganar espacio interior y garantizar una experiencia de conducción cómoda.
(4) Para permitir que los vehículos de nueva energía se adapten a diversos entornos, especialmente durante los fríos inviernos del norte, cuando las temperaturas exteriores suelen descender por debajo de -10 °C, resulta difícil que estos vehículos mantengan el rango normal de temperatura requerido por las baterías de potencia cuando están detenidos. Esto puede provocar una disminución de la capacidad y de la vida útil de la batería. Por lo tanto, el sistema de baterías debe adoptar medidas fiables y eficientes de conservación del calor.
(5) En respuesta a los problemas de seguridad detectados en los vehículos eléctricos, los ministerios y comisiones competentes han emitido sucesivamente múltiples normas nacionales obligatorias [7-9], reforzando aún más los requisitos de seguridad y estableciendo claramente que el sistema de baterías no debe incendiarse ni explotar dentro de los “5 minutos” posteriores a un desbordamiento térmico, ofreciendo así un tiempo precioso para la evacuación de los ocupantes. Cualquier solución frente al desbordamiento térmico resulta imposible sin contar con excelentes materiales de aislamiento térmico.
1．Materiales comunes de aislamiento térmico para la gestión térmica de baterías
En la actualidad, los materiales comúnmente utilizados en baterías de energía, como espumas, fibras, mantas de aerogel y paneles especiales de aislamiento al vacío (VIP), así como metales ultrafinos, presentan ventajas y desventajas. Como materiales de aislamiento térmico, el coeficiente de conductividad térmica es el principal indicador de rendimiento; la figura (1) muestra las diferencias en el coeficiente de conductividad térmica entre los cuatro tipos de materiales aislantes más empleados. Además, para lograr el mismo efecto de aislamiento térmico, también existen diferencias en el espesor necesario. Las espumas y las fibras tienen un rendimiento relativamente pobre en aislamiento térmico y son difíciles de instalar, aunque su costo es bajo. El fieltro compuesto de aerogel se fabrica combinando un nuevo tipo de polvo nano de aerogel con fibras. Este producto presenta una baja conductividad térmica y un espesor que equivale apenas a entre 1/2 y 1/5 del de los materiales tradicionales. Además, posee una excelente resistencia a la temperatura, un amplio rango de operación (-196 a 1000 °C) y un rendimiento estable. Este producto ya ha sido aplicado en el sistema de gestión térmica de baterías de nueva energía [20]. Sin embargo, el fieltro de aerogel, pese a sus excelentes prestaciones, resulta relativamente costoso. A medida que aumentan aún más los requisitos de rendimiento térmico de los sistemas de gestión, mejorar aún más su desempeño también enfrenta desafíos.
Figura 1. Rendimiento de aislamiento térmico de cuatro tipos de materiales aislantes
El panel de aislamiento al vacío (VIP) se muestra en la figura (2). Se trata de una nueva generación de material de aislamiento térmico altamente eficiente. Su material central es de tipo fibra o polvo, mientras que una película de recubrimiento de alta barrera garantiza la hermeticidad al vacío. Gracias a la eficaz eliminación de la conducción térmica por medio del vacío, se logra un excelente aislamiento térmico. Este producto presenta un coeficiente de conductividad térmica extremadamente bajo. Su estructura de aislamiento es compacta, con un espesor equivalente a solo entre 1/8 y 1/10 del de los materiales tradicionales. No absorbe agua y resiste la corrosión ácida y alcalina. Ha sido ampliamente utilizado en electrodomésticos, la industria química y el sector de las nuevas energías. Las características de baja conductividad térmica y bajo coeficiente de difusión de temperatura propias de los productos VIP especiales ofrecen opciones para el diseño compacto de baterías de nueva energía y contribuyen a una mayor seguridad.
Figura 2. panel de aislamiento al vacío(VIP)
2．Rendimiento y características de transferencia de calor del VIP metálico y del VIP ultrafino
2.1 Estructura del VIP metálico y rendimiento de aislamiento térmico
El VIP metálico utiliza láminas de aluminio o acero inoxidable como material de película, y fibras de basalto, óxido de alta sílice, entre otros, como material central. Tras el proceso de evacuación del aire, se encapsula mediante soldadura. Este producto destaca por su resistencia a altas y bajas temperaturas, baja conductividad térmica, rendimiento estable, resistencia a perforaciones y clasificación de fuego nivel A, además de ser incombustible. Es otro material preferido de alto rendimiento en aislamiento térmico, junto con las fibras de alta sílice y el fieltro de aerogel. Sus principales indicadores se muestran en la tabla (1).
| Tabla 1. Principales indicadores de rendimiento del VIP metálico | |
| Conductividad térmica central (25 °C) | ＜3 mw/（m·k） |
| Peso por gramo (espesor de 1,5 mm) | 1,3-2,0 kg/m2 |
| IPrueba integral de tasa de fuga | ≤10-10Pa.m3/s |
| Rango de temperatura aplicable | -253-1000℃ |
(a) Equipo de prueba de respuesta térmica b) Diagrama esquemático del principio de la prueba
Figura 3. Dispositivo de prueba de respuesta a la temperatura
Para evaluar las características no estacionarias del proceso de transferencia de calor en el amplio rango de temperaturas del VIP metálico, se midieron las respuestas térmicas de las superficies fría y caliente utilizando el equipo de ensayo mostrado en la figura (3). Cuando la superficie caliente (superficie de calentamiento) se mantiene a altas temperaturas de 200 °C, 400 °C y 600 °C, la temperatura de la superficie fría aumenta gradualmente con el tiempo, tal como se observa en la figura (4), alcanzando respectivamente 23,4 °C, 26,8 °C y 123,1 °C. Por debajo de 400 °C, la temperatura de la superficie fría es prácticamente igual a la temperatura ambiente. Incluso a la elevada temperatura de 600 °C, el VIP metálico sigue demostrando un excelente rendimiento en aislamiento térmico. La temperatura del lado frío apenas llega a 123,1 °C, y la diferencia de temperatura entre los lados caliente y frío alcanza 476,9 °C. El VIP metálico, con un espesor de 8 mm, exhibe un excelente desempeño en aislamiento térmico dentro de un amplio rango de temperaturas.
Figura 4. Curva de respuesta a la temperatura de la superficie fría de la muestra
El interior del VIP metálico está relleno de materiales de núcleo resistentes a altas temperaturas y evacuado al vacío, lo que le confiere un excelente rendimiento de aislamiento térmico en la dirección perpendicular al VIP metálico. El material de recubrimiento exterior está fabricado con lámina de acero inoxidable. El proceso de transferencia de calor de esta estructura única de “disipación – aislamiento – disipación” del VIP metálico presenta características de transferencia de calor bidimensional, como se muestra en la Figura (5). Según los resultados de la imagen térmica (Figura 6), se observa que la temperatura superficial del VIP metálico se propaga rápidamente y disminuye en todas las direcciones, tomando como centro la zona de calentamiento. Además, presenta un buen efecto de disipación de calor en la dirección paralela a la superficie de la placa. Si el material de recubrimiento se selecciona como un material de alta conductividad térmica, como la lámina de aluminio, y se conecta al sistema de disipación de calor del manejo térmico, gracias al excelente aislamiento térmico en la dirección perpendicular a la superficie de la placa, la transferencia de calor entre las celdas de la batería se reduce considerablemente. Esto retrasa significativamente la difusión de la temperatura, permite transferir eficazmente el calor acumulado a través de la dirección paralela a la superficie de la placa y evacuarlo mediante el sistema de disipación de calor, o bien reducir de manera efectiva su carga térmica, logrando así una buena gestión térmica de la batería.
Figura 5. Transferencia de calor bidimensional Figura 6. Imagen térmica de la muestra Diagrama esquemático del VIP metálico
2.2 Rendimiento sobresaliente de aislamiento térmico y alta relación calidad-precio
La prueba comparativa de la respuesta de temperatura del lado frío de un VIP metálico de 8 mm de espesor y de un fieltro de aerogel de 9 mm de espesor, ambos con las mismas dimensiones de longitud y anchura, bajo condiciones de 400 °C y 600 °C en el lado caliente, se muestra en la Figura (7). En comparación con el fieltro de aerogel, la temperatura del lado frío del VIP metálico es significativamente más baja, con diferencias de 148,4 °C y 204,8 °C respectivamente. Durante el proceso de calentamiento rápido (no en estado estacionario), en el que la superficie caliente se eleva continuamente desde temperatura ambiente hasta 200 °C y 400 °C, la temperatura de la superficie fría del VIP metálico también presenta diferencias notables respecto a la del fieltro de aerogel. Las respuestas de temperatura de sus lados frío y caliente se muestran en la Figura (8). Por lo tanto, debido a la menor conductividad térmica o al menor coeficiente de difusión térmica del VIP metálico, la velocidad de propagación o difusión de la temperatura se ralentiza notablemente, proporcionando un tiempo de escape seguro más prolongado ante una fuga térmica de la batería o reduciendo en gran medida la carga térmica del sistema de refrigeración de gestión térmica. Para las baterías de litio ternarias, la temperatura máxima de una fuga térmica de las celdas puede alcanzar entre 700 y 800 °C. Actualmente, en la industria, se utilizan comúnmente almohadillas de aerogel de 2,5 mm para aislar las fugas térmicas (requiriendo mantener la temperatura de las celdas adyacentes por debajo de 200 °C). El uso del VIP metálico permite reducir eficazmente el espesor del aerogel, liberando así más espacio y peso para el sistema de la batería. La Tabla 2 compara y calcula los principales parámetros de dos métodos de aislamiento —fieltro de aerogel y VIP metálico— aplicados a paquetes de baterías de determinadas dimensiones. Excepto por un aumento en el peso total, la resistencia térmica del VIP metálico es cinco veces superior a la del fieltro de aerogel, mientras que su espesor resulta significativamente menor, lo que evidencia una alta relación calidad-precio.
Figura 7. Curvas de respuesta de temperatura del lado frío del VIP metálico y del fieltro de aerogel
Figura 8. Curvas de respuesta de temperatura de las superficies fría/caliente del VIP metálico y del fieltro de aerogel
Tabla 2. Relación calidad-precio de dos métodos de aislamiento para baterías de litio ternarias
| TLB
|
Tamaño (mm) | Espesor (mm) | Cantidad
(piezas) |
Precio
(RMB/m)2） |
Peso bruto.
(kg/m)2） |
Rth(m)2.k/w) |
| Fieltro de aerogel | 205*98 | 2.5 | 216.0 | 169 | 1.7 | 0.1 |
| VIP de metal | 205*98 | 1.5 | 216.0 | 160 | 1.4 | 0.5 |
2.3 VIP ultradelgado para el aislamiento de paquetes de baterías
Un gran número de experimentos ha demostrado que la temperatura de funcionamiento de los paquetes de baterías está significativamente relacionada con la tasa de retención de la capacidad de descarga. Como se muestra en la Figura (9), se trata del gráfico de tendencia de la tasa de retención de la capacidad de descarga en función de la temperatura para las baterías de fosfato de hierro y litio más utilizadas en el mercado. A medida que disminuye la temperatura, la capacidad de descarga también disminuye. Por debajo de -5℃, la capacidad de descarga cae bruscamente y, a -20℃, se reduce casi un 25%. Esta es también una de las razones importantes por las que la autonomía de los vehículos de nuevas energías disminuye notablemente en entornos invernales de baja temperatura. Al mismo tiempo, resuelve el problema de los usuarios del norte que se quejan de los largos tiempos de carga rápida durante el invierno. Por lo tanto, el aislamiento global del paquete de baterías resulta crucial para prolongar la vida útil de la batería, mejorar la eficiencia de carga y optimizar la experiencia del usuario.
Figura 9. Relación entre la tasa de retención de la descarga del paquete de baterías y la temperatura
Aislamiento al vacío ultradelgado VIP, con un espesor de apenas 1-5 mm. El producto posee excelentes propiedades de aislamiento térmico y amortiguación, y ha superado una serie de pruebas y verificaciones exigidas por la industria de las nuevas energías. En particular, se realizó la prueba de fiabilidad ambiental “Doble 85” conforme a la norma GB/T 2423.50. Bajo condiciones de temperatura ambiente de 85±2℃ y humedad relativa de 85±5%RH, el producto fue sometido a una prueba de envejecimiento de 1000 horas, manteniendo una conductividad térmica inferior a 8 mW/(m·K), lo que demuestra su capacidad a largo plazo para resistir la penetración de humedad y la estabilidad de sus prestaciones térmicas. Los principales indicadores de rendimiento se muestran en la Tabla 3. Los productos de serie han sido aplicados en campos como el aislamiento térmico y la protección de paquetes de baterías de litio de potencia.
|
Tabla 3. Principales indicadores de rendimiento del VIP ultradelgado |
|
| Conductividad térmica inicial | 3,5 mw/（m·k） |
| Prueba de fiabilidad “Doble 85” Conductividad térmica tras 1000 horas | ≤ 8 mw/（m·k） |
| Pulverización de sal de ácido acético sobre cobre
El cambio en la conductividad térmica después de 240 horas |
＜ 2 mw/（m·k） |
| tensión de soporte | 3800 VDC, punto de fuga ＜1 mA |
| IAislamiento | 5000 MΩ, 1000 VDC |
Una determinada marca de paquete de baterías utiliza, respectivamente, la misma espesura de 3 mm de espuma aislante térmica y el VIP ultradelgado (Yinlin ultrathin™) para el tratamiento de aislamiento. La temperatura inicial es de 25℃ y se coloca en un entorno de baja temperatura de -20℃. Bajo convección natural, la temperatura del paquete de baterías con espuma desciende hasta 0℃ en aproximadamente 3,5 horas. Sin embargo, el paquete de baterías que emplea el VIP ultradelgado Yinlin™ tarda alrededor de 10 horas en alcanzar esa misma temperatura. La curva de enfriamiento se muestra en la Figura 10; el tiempo de conservación del calor difiere en más de tres veces, mejorando significativamente la adaptabilidad del paquete de baterías a entornos de baja temperatura y su vida útil.
Figura 10. Curva de enfriamiento del paquete de baterías
- 3.Sobre la conductividad térmica y la difusividad térmica de los materiales
El aislamiento de los paquetes de baterías y la gestión térmica entre celdas en las baterías de nueva energía implican dos procesos de transferencia de calor completamente diferentes: en régimen estacionario y no estacionario. Por lo tanto, los parámetros físicos de interés son significativamente distintos. Como se mencionó anteriormente, el primero está relacionado con la conservación de la energía, mientras que el segundo se centra en la seguridad. En cuanto al control de temperatura de los paquetes de baterías, el material aislante y el propio paquete operan principalmente en un proceso de transferencia de calor en régimen estacionario o cuasi‑estacionario. Este proceso suele describirse mediante la ecuación de Fourier, y el parámetro característico involucrado es el valor de la conductividad térmica k (conductividad térmica), es decir, la capacidad de transferencia de calor bajo una distribución determinada de temperaturas. Por otro lado, el control de temperatura entre las celdas de las baterías de nueva energía, especialmente durante el fenómeno de desbordamiento térmico, pertenece a la transferencia de calor no estacionaria, enfocándose en los cambios dinámicos de temperatura. Suele caracterizarse por el valor de la difusividad térmica a o por el coeficiente de conductividad térmica. Su significado físico hace referencia a la capacidad de cada parte de un objeto para tender hacia una temperatura uniforme durante procesos de calentamiento o enfriamiento (rápidos). Así se manifiesta la inercia térmica del objeto: cuanto menor es el coeficiente de difusividad térmica, mayor es la inercia térmica y más lento alcanza el estado de equilibrio térmico. Específicamente, la difusividad térmica (a = k/ρ×Cp) refleja la relación integral entre la capacidad de conducción de calor (k) del material durante el proceso de conducción y la capacidad de almacenamiento de calor (ρ×Cp) de las sustancias involucradas. La difusividad térmica varía considerablemente entre distintos materiales; por ejemplo, la madera presenta una difusividad térmica de 1,5×10⁻⁷ m²/s, mientras que el aluminio tiene una difusividad térmica de 9,5×10⁻⁵ m²/s. En general, cuanto menor es la conductividad térmica, mayor es la densidad y, consecuentemente, menor resulta la difusividad térmica, aumentando así la inercia térmica del material. Tabla 4. Rango de difusividad térmica de diversos materiales. Evidentemente, el VIP metálico posee una gran inercia térmica y resulta especialmente adecuado para sistemas de gestión térmica entre celdas de baterías.
| Tabla 4. Conductividad térmica y difusividad térmica de varios materiales a temperatura ambiente | ||
| Material | Conductividad térmica Coeficiente
（w/m·k） |
Difusividad térmica
（10-6 m2/s) |
| Metal | 4-420 | 3-165 |
| Gas | 0.01-0.20 | 15-165 |
| No metálicos (con algunas excepciones) | 0.17-70 | 0.1-1.6 |
| Líquido (no metálico)) | 0.05-0.68 | 0.08-0.16 |
| Material común de aislamiento térmico | 0.04-0.12 | 0.16-1.6 |
| AAerogel Fieltro | 0.016-0.025 | 0.05-0.08 |
| Metal VIP | 0.003-0.010 | ＜0,01 |
Además, en la actualidad, las pruebas de rendimiento térmico de los VIP ultradelgados destinados a la gestión térmica de baterías siguen centradas principalmente en la medición del valor central de la conductividad térmica k. La mayoría de los instrumentos de medición se basan en normas nacionales como GB/T 10295, GB/T 10294 y GB/T 39704, o en estándares internacionales tales como ISO 8301 o ASTM C518. Es decir, calcular el valor de k mediante la ecuación de Fourier correspondiente a la transferencia de calor en régimen estacionario constituye también el método de arbitraje recomendado. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos están diseñados para medir productos con espesores superiores a 10 mm y no resultan aplicables a la evaluación del desempeño térmico de materiales aislantes extremadamente finos, con espesores inferiores a 5 mm. Además, los VIP ultradelgados suelen tener apenas 1–3 mm de grosor. Incluso bajo la misma presión de precompresión, el error relativo en la medición del espesor supera ampliamente el 10%. Asimismo, aunque la diferencia de temperatura entre ambos lados es relativamente pequeña, el margen de error en la medición de la temperatura resulta muy elevado, lo que genera importantes desviaciones en los datos obtenidos entre distintos instrumentos; en algunos casos, estas discrepancias incluso superan el 100%, haciendo imposible comparar sus resultados. Por ello, para evaluar el rendimiento aislante de estructuras VIP ultradelgadas, resulta más científico y razonable utilizar la curva de respuesta de temperatura del lado caliente o el aumento de temperatura entre los lados frío y caliente, bajo condiciones de flujo de calor específico y intervalos de tiempo determinados.
4.Perspectiva
La tecnología y los productos de aislamiento al vacío se han difundido ampliamente en electrodomésticos y otros campos, convirtiéndose en el único material esencial para la conservación de energía, la reducción del consumo y la máxima utilización del espacio en aparatos de refrigeración como refrigeradores y congeladores. El aislamiento al vacío para la gestión térmica de baterías aún se encuentra en sus primeras etapas; requiere una verificación profunda del producto y un diseño adaptativo basado en las características de los sistemas de gestión térmica de baterías. Sin embargo, la versatilidad en el diseño de forma y tamaño de los paneles especiales de aislamiento al vacío (VIP) o de las estructuras de aislamiento al vacío (VIS), así como las características flexibles de combinación entre materiales de membrana, materiales de núcleo y métodos de sellado al vacío, junto con su rendimiento de aislamiento sin igual, hacen posible integrar en los sistemas de baterías el diseño de disipación de calor, aislamiento, prevención de incendios o compartimentos ignífugos. Los nuevos productos de paneles de aislamiento al vacío presentan un gran potencial de aplicación en la gestión térmica de baterías automotrices y sistemas de almacenamiento de energía.
5.RReferencias
[1] Zhang Liyu, et al. Estudio experimental básico sobre la correlación entre el rendimiento de las baterías de litio y la temperatura [J]. Revista de la Universidad Jiaotong de Xi’an, 2018, 52 (5): 133-141.
[2] Sato N. Análisis del comportamiento térmico de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos e híbridos [J]. Journal of Power Sources, 2001, 99(1-2): 70-77.
[3] WILKE S, SCHWEITZER B, KHATEEB S, et al. Prevención de la propagación del desbordamiento térmico en paquetes de baterías de iones de litio mediante un material compuesto de cambio de fase: estudio experimental [J]. Journal of Power Sources, 2017, 340: 51 − 59.
[4] Pesaran A A. Modelos térmicos de baterías para simulaciones de vehículos híbridos [J]. Journal of Power Sources, 2002, 110(2): 377-382.
[5] Rui Xinyu, et al. Revisión sobre el problema de propagación del desbordamiento térmico en baterías de iones de litio [J]. Industria de Baterías, 2020, 24（3）: 193-205.
[6] Jiangxi Zhongmao New Energy Materials Technology Co., LTD. A high-temperature resistant heat insulation sheet: CN222039868U.2024.11.22.
[7] “GB 38031-2020 Requisitos de seguridad para baterías de tracción de vehículos eléctricos”.
[8] “GB18384-2020 Requisitos de seguridad para vehículos eléctricos”.
[9] “GB38032-2020 Requisitos de seguridad para autobuses eléctricos”.
