Airgel أم Mica: أيهما أفضل للحماية الحرارية لبطارية السيارة الكهربائية؟

يمكن أن يؤدي اختيار الحاجز الحراري الخاطئ إلى السماح للحرارة الصادرة من خلية أيونات الليثيوم الفاشلة بالوصول إلى الخلايا المجاورة بشكل أسرع، مما يزيد من خطر الانتشار الحراري الجامح من خلية إلى أخرى.

يكون Airgel أفضل بشكل عام عندما تكون أولوية التصميم هي الحد الأقصى للعزل الحراري في طبقة رقيقة وخفيفة الوزن، بينما تكون الميكا أقوى عندما تكون الأولويات هي العزل الكهربائي، والاستقرار الهيكلي، وأداء حاجز درجة الحرارة العالية. في العديد من حزم بطاريات السيارات الكهربائية، لا يكون الحل الأفضل هو اختيار مادة واحدة بشكل عام، ولكن استخدام كل مادة حيث تحل خصائصها مخاطر حرارية وكهربائية محددة.

ما هو الفرق الرئيسي بين ايروجيل وميكا؟

يمكن أن تؤدي معالجة الإيروجيل والميكا كمواد عازلة قابلة للتبديل إلى سمك أو وزن أو تكلفة غير ضرورية أو حماية غير كافية في المواقع الحرجة داخل حزمة البطارية.

حدد airgel في المقام الأول للعزل الحراري والميكا في المقام الأول لتطبيقات الحاجز الحراري الكهربائي القوي. يمنع هيكل Aerogel المسامي للغاية نقل الحرارة بشكل فعال للغاية، بينما توفر الميكا خصائص عازلة ممتازة وتظل ثابتة الأبعاد تحت درجات الحرارة الشديدة.

يصبح التمييز مهمًا بشكل خاص أثناء الهروب الحراري. تشير UL Solutions إلى أن الأحداث الحرارية لبطارية المركبات الكهربائية يمكن أن تنطوي على درجات حرارة عالية جدًا ولهيب وضغط وجزيئات مقذوفة، مما يعني أن اختيار المواد يجب أن يأخذ في الاعتبار أكثر من قيمة واحدة للتوصيل الحراري.^[1]

هل يعتبر Airgel أفضل للحماية الحرارية من خلية إلى أخرى؟

وبدون العزل الكافي بين الخلايا المتقاربة، يمكن للحرارة الصادرة عن خلية فاشلة أن تنتقل بسرعة إلى الخلايا المجاورة وتساهم في الانتشار عبر الوحدة.

تعتبر الحواجز القائمة على مادة الإيروجيل جذابة بشكل خاص حيث يحتاج المهندسون إلى مقاومة حرارية قوية بأقل سمك ووزن. يقيد هيكلها المسامي توصيل الحرارة الصلبة والغازية، مما يسمح بوجود حواجز رقيقة نسبيًا لإبطاء انتقال الحرارة بين الأسطح المجاورة.

وهذا ما يجعل الإيروجيل ذا صلة بشكل خاص بالحواجز من خلية إلى أخرى في الوحدات ذات كثافة الطاقة العالية ، حيث يكون كل ملليمتر من مساحة التغليف مهمًا.

متى تكون الميكا أفضل من الإيروجيل؟

قد لا يكون العزل الحراري وحده كافيًا حول قضبان التوصيل، والتوصيلات ذات الجهد العالي، وأغطية الوحدات، وغيرها من المواقع التي يكون فيها العزل الكهربائي والاستقرار الميكانيكي على نفس القدر من الأهمية.

غالبًا ما يكون الميكا هو الخيار الأقوى عندما يجب أن يوفر المكون حاجزًا لدرجة الحرارة العالية وعزلًا عازلًا يمكن الاعتماد عليه. يمكن معالجتها إلى صفائح وأجزاء مخصصة مقطوعة بالقالب للوحدة النمطية، وقضيب التوصيل، والعلبة، وهياكل العزل ذات الجهد العالي.

وهذا يجعل الميكا مفيدًا بشكل خاص بالقرب من قضبان التوصيل ذات الجهد العالي، والموصلات، والواجهات الكهربائية، وحدود الوحدة، ومناطق الحماية على مستوى الحزمة.

Airgel أم Mica: ما هي المواد التي تحقق أداءً أفضل؟

يمكن أن يؤدي اختيار المواد من مواصفات واحدة مثل درجة الحرارة القصوى إلى إخفاء اختلافات مهمة في التوصيل الحراري وسلوك الضغط والأداء العازل والسمك والمتانة الميكانيكية.

قارن المواد وفقًا لوظيفتها الفعلية داخل حزمة البطارية بدلاً من البحث عن فائز عالمي واحد. يحتوي فاصل الخلايا على متطلبات مختلفة تمامًا عن حاجز التوصيل عالي الجهد أو مكون عزل الغلاف.

هل يمكن استخدام Airgel وMica ​​معًا؟

إن إجبار مادة عازلة واحدة على أداء كل الوظائف الحرارية والكهربائية والميكانيكية يمكن أن يؤدي إلى إنشاء حزمة بطارية غير فعالة وزيادة تكلفة المواد دون تحسين السلامة.

يمكن للبنية العازلة الهجينة استخدام الهلام الهوائي بالقرب من الخلايا والميكا حول المناطق التي تتطلب جهدًا كهربائيًا أو ميكانيكيًا. يتيح ذلك للمهندسين استخدام الهلام الهوائي حيث تكون المقاومة الحرارية لكل وحدة سماكة هي الأكثر أهمية واستخدام الميكا حيث يصبح أداء الحاجز العازل والهيكلي أمرًا بالغ الأهمية.

على سبيل المثال، قد تستخدم وحدة البطارية مركبًا من الهلام الهوائي بين الخلايا أثناء استخدام مكونات الميكا المقطوعة حول قضبان التوصيل، أو التوصيلات ذات الجهد العالي، أو أغطية الوحدة، أو واجهات العلبة.

كيف يجب على المهندسين الاختيار بين الإيروجيل والميكا؟

يمكن أن يؤدي اختيار حاجز حراري قبل فهم كيمياء الخلية وسلوك الانتشار والفجوة المتاحة وحمل الضغط والجهد والمكونات المحيطة إلى إعادة تصميم باهظة الثمن بعد اختبار الوحدة.

حدد سيناريو الفشل أولاً، ثم حدد المادة والسمك حول الأداء الحراري والكهربائي والميكانيكي المطلوب. يجب في النهاية التحقق من صحة أجزاء النموذج الأولي على مستويات الخلية والوحدة والحزمة ذات الصلة.

تقوم UL Solutions بإجراء اختبار الانتشار الحراري لبطارية السيارة الكهربائية من الخلية إلى مستوى العبوة وتقييم فعالية الحواجز المضادة للانتشار والمواد العازلة.^[2] يتناول SAE J2464 أيضًا اختبار إساءة استخدام بطاريات السيارات الكهربائية والهجينة في ظل ظروف تتجاوز نطاق التشغيل العادي.^[3]

هل تحتاج إلى أجزاء Airgel أو Mica مخصصة لمشروع بطارية السيارة الكهربائية؟

يمكن أن تدعم شركة Fuqiang مكونات عزل البطارية المخصصة وفقًا للخلية، والوحدة النمطية، والحزمة، وقضيب التوصيل، والموصل، وتخطيط الأسلاك ذات الجهد العالي. أرسل لنا الرسم والسمك المطلوب ودرجة حرارة التشغيل والجهد وموقع التثبيت لاختيار المواد أو تقييم العينة.

التعليمات

هل الإيروجيل أفضل من الميكا لبطاريات السيارات الكهربائية؟

ليس عالميا. يعتبر Airgel أقوى بشكل عام للعزل الحراري عالي الكفاءة، في حين أن الميكا ذات قيمة خاصة عندما يكون العزل الكهربائي وأداء الحاجز الحراري الهيكلي مطلوبًا أيضًا.

أين يتم استخدام الإيروجيل في حزمة بطارية السيارة الكهربائية؟

تُستخدم مركبات الهلام الهوائي عادةً في مواقع الحواجز الحرارية الضيقة مثل ما بين خلايا البطارية أو حول الوحدات حيث يعد الحد من نقل الحرارة أمرًا بالغ الأهمية.

أين يتم استخدام الميكا في بطاريات السيارات الكهربائية؟

يمكن استخدام مكونات الميكا حول الوحدات، وأشرطة التوصيل، والتوصيلات عالية الجهد، وأغطية البطاريات، والواجهات المغلقة التي تتطلب عزلًا حراريًا وكهربائيًا.

هل تستطيع الميكا إيقاف الانفلات الحراري للبطارية؟

لا يوقف الميكا الانفلات الحراري الكهروكيميائي الذي يحدث داخل الخلية الفاشلة. يمكن أن يشكل جزءًا من نظام حاجز مصمم لتأخير انتشار الحرارة واللهب إلى المكونات المحيطة.

هل يستطيع الإيروجيل منع الانتشار الحراري الجامح بشكل كامل؟

ولا ينبغي افتراض أن أي مادة تمنع الانتشار تمامًا دون التحقق من الصحة على مستوى النظام. يعتمد أداء الحاجز على بناء المادة، وسمكها، وكيمياء الخلية، والتباعد، والضغط، وتدفق الحرارة، والتهوية، وبنية العبوة.

منظور تسخير أسلاك السيارات لمدة 15 عامًا

بعد 15 عامًا من العمل مع أحزمة أسلاك السيارات والأنظمة الكهربائية للمركبات الكهربائية، أرى عزل البطارية كجزء من البنية الكاملة للجهد العالي - وليس قرارًا ماديًا منعزلاً. يمكن لـ Airgel التحكم في نقل الحرارة حول الخلايا، بينما يمكن أن توفر الميكا فصلًا حراريًا وكهربائيًا قويًا حول قضبان التوصيل، وموصلات الجهد العالي، وواجهات الأسلاك.

وبالتالي فإن أفضل المواد ليست مجرد الهلام الهوائي أو الميكا. إن المادة والسمك والهندسة والموقع هي التي تتوافق بشكل صحيح مع وضع العطل الحقيقي للبطارية.

المراجع الرسمية

[1] حلول UL - تقييم الانفلات الحراري لحاوية البطارية (BETR).

[2] حلول UL - اختبار إساءة استخدام بطارية السيارات الكهربائية، والحرائق، والحرارة، والأداء

[3] SAE International — اختبار إساءة استخدام بطارية السيارة الكهربائية J2464