Actualmente, la gestión térmica de los sistemas de baterías de energía se divide principalmente en cuatro categorías: refrigeración natural, refrigeración por aire, refrigeración líquida y refrigeración directa.
Entre ellas, la refrigeración natural es un método pasivo de gestión térmica, mientras que la refrigeración por aire, la refrigeración líquida y la refrigeración directa son métodos activos. La principal diferencia entre las tres radica en el medio de intercambio de calor.
Sistema tradicional de refrigeración de baterías: Para modificar la diferencia de temperatura entre el núcleo de la batería y el sistema de refrigeración, la refrigeración líquida es el método más útil.
¿Cómo se aplica la disipación térmica cerámica a la disipación térmica de las baterías?
Sustituir los materiales plásticos aislantes con baja conductividad térmica por materiales cerámicos con alta conductividad térmica.
La investigación demuestra que se puede lograr una rápida disipación del calor y la igualación de la temperatura mediante el uso de la alta conductividad térmica y el alto aislamiento de la cerámica. Los sustratos cerámicos de nitruro de aluminio se utilizan actualmente con mayor frecuencia.
Ventajas del sustrato cerámico de nitruro de aluminio
El sustrato cerámico de nitruro de aluminio presenta alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión, alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión química, alta resistividad y baja pérdida dieléctrica. Es un sustrato ideal para la disipación de calor y el embalaje de circuitos integrados a gran escala.
1. Alta conductividad térmica
La cerámica de nitruro de aluminio presenta una conductividad térmica muy alta, con un valor teórico de hasta 320 W/m·K, muy superior al de la cerámica de alúmina tradicional. Esto la convierte en un material ideal para la disipación de calor, apto para dispositivos electrónicos, iluminación LED, equipos láser y otros campos, mejorando eficazmente la eficiencia y la vida útil de los equipos.
2. Excelente aislamiento eléctrico
El sustrato cerámico de nitruro de aluminio presenta un buen aislamiento eléctrico, baja constante dieléctrica, baja pérdida dieléctrica y se mantiene estable a altas frecuencias. Estas características lo convierten en un material predilecto para equipos electrónicos de alta frecuencia y alta potencia, como sustratos de circuitos de alta frecuencia, encapsulado de módulos de potencia, etc.
3. Buena adaptación a la expansión térmica
El coeficiente de expansión térmica del sustrato cerámico de nitruro de aluminio es de aproximadamente 4,5 × 10^⁻¹/K, muy similar al de materiales semiconductores como el silicio (Si) y el arseniuro de galio (GaAs). Esto convierte al sustrato cerámico de nitruro de aluminio en un material ideal para dispositivos semiconductores, ya que ayuda a reducir la tensión térmica y mejora la fiabilidad y estabilidad del dispositivo.
Gracias a las ventajas de los sustratos cerámicos, como su buena conductividad térmica, resistencia al calor, aislamiento y bajo coeficiente de expansión térmica, además de en sistemas de baterías, los sustratos cerámicos se utilizan ampliamente en el encapsulado de dispositivos electrónicos de potencia. En la actualidad, los sustratos cerámicos se utilizan principalmente en IGBT, encapsulados de dispositivos LD, encapsulados de LED, módulos de encapsulados de chips, etc.
