Anwendung der keramischen Wärmeableitung in Batteriekühlsystemen
Das Wärmemanagement von Antriebsbatteriesystemen lässt sich derzeit im Wesentlichen in vier Kategorien unterteilen: natürliche Kühlung, Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und direkte Kühlung.
Natürliche Kühlung ist eine passive Methode des Wärmemanagements, während Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Direktkühlung aktive Methoden darstellen. Der Hauptunterschied zwischen den drei Methoden liegt im verwendeten Wärmeaustauschmedium.
Traditionelles Batteriekühlsystem: Um den Temperaturunterschied zwischen dem Batteriekern und dem Kühlsystem zu verringern, ist die Flüssigkeitskühlung die effektivste Methode.
Welchen Einfluss hat die Wärmeableitung von Keramik auf die Wärmeableitung von Batterien?
Ersetzen Sie isolierende Kunststoffmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit durch keramische Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
Die Forschung zeigt, dass eine schnelle Wärmeableitung und ein Temperaturausgleich durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und die hohe Isolierfähigkeit von Keramik erreicht werden können. Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate werden derzeit häufiger verwendet.
Vorteile des Aluminiumnitrid-Keramiksubstrats
Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit, niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit, hohen spezifischen Widerstand und geringe dielektrische Verluste aus. Sie sind ideale Substrate und Gehäusematerialien für die Wärmeableitung in großflächigen integrierten Schaltungen.
1. Hohe Wärmeleitfähigkeit
Aluminiumnitridkeramik Sie weisen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit mit einem theoretischen Wert von bis zu 320 W/m·K auf, die deutlich höher ist als die von herkömmlichen Aluminiumoxidkeramiken. Dadurch eignen sich Aluminiumnitridkeramiken ideal zur Wärmeableitung und sind für elektronische Geräte, LED-Beleuchtung, Laseranlagen und weitere Anwendungsbereiche geeignet. Sie tragen effektiv zur Verbesserung der Effizienz und Lebensdauer der Geräte bei.
2. Hervorragende elektrische Isolierung
Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate zeichnen sich durch gute elektrische Isolation, niedrige Dielektrizitätskonstante, geringe dielektrische Verluste und hohe Frequenzstabilität aus. Aufgrund dieser Eigenschaften sind sie ein bevorzugtes Material für Hochfrequenz- und Hochleistungselektronik, beispielsweise für Hochfrequenzschaltungssubstrate und Gehäuse von Leistungsmodulen.
3. Gute Anpassung der Wärmeausdehnung
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumnitrid-Keramiksubstraten beträgt etwa 4,5 × 10⁻⁶/K und liegt damit sehr nahe an dem von Halbleitermaterialien wie Silizium (Si) und Galliumarsenid (GaAs). Dies macht Aluminiumnitrid-Keramik zu einem idealen Substratmaterial für Halbleiterbauelemente, da es dazu beiträgt, thermische Spannungen zu reduzieren und die Zuverlässigkeit und Stabilität der Bauelemente zu verbessern.
Aufgrund der Vorteile keramischer Substrate wie guter Wärmeleitfähigkeit, Hitzebeständigkeit, Isolationsfähigkeit und niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten finden diese neben Batteriesystemen auch breite Anwendung in der Gehäusefertigung leistungselektronischer Bauelemente. Aktuell werden keramische Substrate hauptsächlich für die Gehäusefertigung von IGBTs, Laserdioden, LEDs, Chipmodulen usw. verwendet.
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