كيف يحمي مطاط السيليكون السيراميكي بطاريات السيارات الكهربائية من الانفلات الحراري؟
يمكن أن يفقد عزل البوليمر العادي سلامته الميكانيكية أثناء الهروب الحراري الشديد للبطارية، مما قد يعرض الخلايا المجاورة أو قضبان التوصيل أو مكونات الغلاف للحرارة واللهب.
يعالج السيليكون القابل للتسيراميك هذه المشكلة عن طريق التحول تحت الحرارة الشديدة إلى بقايا واقية تشبه السيراميك. قبل الحدث الحراري، يمكن أن يوفر المرونة وقابلية المعالجة المرتبطة بالسيليكون؛ وتحت حرارة شديدة، يتم تشكيل المادة لتشكل بنية غير عضوية وقائية تساعد في الحفاظ على الحاجز.
وهذا يجعل مطاط السيليكون الخزفي وشريط السيليكون القابل للتسيراميك مثيرًا للاهتمام بشكل خاص للحماية من حرائق بطارية السيارة الكهربائية حيث يلزم المرونة أثناء التجميع والاحتفاظ بالحاجز أثناء الحرارة الشديدة.
ماذا يحدث عندما يتعرض السيليكون القابل للتسيراميك للنار؟
إذا احترقت الطبقة العازلة أو فقدت سلامتها، يمكن للحرارة واللهب أن يكتسبا مسارًا مباشرًا أكثر نحو مكونات البطارية المجاورة.
تم تصميم السيليكون القابل للتسيراميك لإنشاء طبقة واقية تشبه السيراميك عند تعرضه لحرارة شديدة بما فيه الكفاية. وصف WACKER تطوير الحماية من الحرائق للبطارية باستخدام مزيج من مطاط السيليكون المطبق داخل أغطية البطارية التي تتكرم عند تعرضها للحرارة.[1]
والفرق المهم هو أن التسيراميك ليس مثل مثبطات اللهب العادية. تم تصميم بوليمر مثبطات اللهب للحد من سلوك الاحتراق؛ بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم نظام قابل للتخزين ليشكل بقايا وقائية أكثر تماسكًا أثناء التعرض الحراري الشديد.
حالة |
الدور المادي |
قيمة تصميم البطارية |
عملية عادية |
عزل مرن أو توسيد |
إدارة التجميع والتسامح |
تورم الخلايا |
الإقامة الميكانيكية |
يحافظ على واجهات يتم التحكم فيها حيث تم تصميمها |
حرارة شديدة |
حاجز تشكيل السيراميك |
يساعد في الحفاظ على الفصل الحراري/النار |
أين يمكن استخدام مطاط السيليكون الخزفي في بطارية السيارة الكهربائية؟
إن استخدام السيليكون القابل للتسيراميك فقط كصفيحة عامة يمكن أن يؤدي إلى إهدار قدرته على حل المشكلات الميكانيكية والحرارية المختلفة حول العبوة.
قم بمطابقة تنسيق المادة بالموقع. وتشمل التطبيقات المحتملة منصات من خلية إلى خلية، وحدود الوحدة، وحماية غطاء العبوة، وأختام مقصورة الحريق، والعزل حول المكونات الكهربائية المحددة.
تدرج شركة Saint-Gobain منتجات مطاط السيليكون والإسفنج القابلة للتسيراميك للتطبيقات الحرارية الجامحة، بما في ذلك وسادات TRP من خلية إلى خلية، وحماية الغطاء العلوي وختم حجرة الحريق.[2]
يمكن أيضًا أن يكون شريط السيليكون القابل للتسيراميك مفيدًا عندما يكون هناك حاجة إلى تنسيق عزل مطابق، ولكن لا ينبغي افتراض أن الشريط والصفائح والإسفنج والسيليكون المصبوب له سلوك حريق متطابق.
هل يمكن للسيليكون السيراميكي أن يوقف الانتشار الحراري الجامح؟
إن تسمية أي سيليكون مقاوم للحريق بأنه 'حل حراري هارب' كامل يمكن أن يخلق فجوة خطيرة بين اختبار المواد والأداء على مستوى العبوة.
تعامل مع السيليكون القابل للتسيراميك كعنصر واحد في استراتيجية الانتشار على مستوى النظام. ولا يزال موقع الحاجز، وسمكه، واتجاه فتحة التهوية، وتباعد الخلايا، وهياكل التبريد، وتصميم العلبة مهمًا.
يمكن أن يعرض الهروب الحراري المواد لدرجات حرارة عالية وضغط ولهب وجزيئات مقذوفة. ولذلك تقوم شركة UL Solutions بتقييم مواد حاوية البطارية تحت الضغوط الحرارية والميكانيكية مجتمعة بدلاً من الاعتماد فقط على تصنيف القابلية للاشتعال التقليدي.[3]
ما الذي يجب على المهندسين التحقق منه قبل اختيار السيليكون القابل للتسيراميك؟
إن اختيار مادة لأن ورقة البيانات الخاصة بها تقول 'تشكيل السيراميك' لا يثبت أنها ستنجو من سيناريو الفشل الفعلي للبطارية.
قم بمراجعة المادة النهائية بالسماكة المطلوبة وحالة الضغط. تحقق من خصائص العزل الكهربائي، وسلوك الضغط، والالتصاق إن أمكن، والتعرض الحراري، وسلامة بقايا السيراميك والتوافق مع مكونات البطارية المحيطة.
هل تحتاج إلى جزء عزل بطارية مخصص قابل للسيراميد؟
أرسل إلى Fuqiang رسم البطارية، وسمك المادة، وموقع الخلية أو الوحدة، ومتطلبات الضغط والهندسة المقطوعة. يمكن لفريقنا الهندسي مراجعة خيارات تنسيق الورقة أو الوسادة أو الشريط وإعداد العينات للتحقق من صحتها.
التعليمات
ما هو مطاط السيليكون السيراميكي؟
إنها مادة قائمة على السيليكون تم تصميمها لتطوير هيكل وقائي يشبه السيراميك عند تعرضها للحرارة الشديدة أو النار.
هل السيليكون الخزفي هو نفسه السيليكون المثبط للهب؟
لا، تصف مثبطات اللهب سلوك الاحتراق، في حين تصف عملية التسيراميك قدرة المادة على تكوين بقايا واقية تشبه السيراميك في ظل التعرض الحراري الشديد.
أين يتم استخدام السيليكون القابل للتسيراميك في بطاريات السيارات الكهربائية؟
يمكن أن تشمل التطبيقات حواجز الخلايا، وعزل الوحدات، وحماية غطاء العبوة، وأختام حجرة الحريق وغيرها من المناطق التي تتطلب عزلًا مرنًا قبل وقوع حدث حراري وتحسين احتجاز الحاجز أثناء التعرض للحرارة.
ما هو استخدام شريط السيليكون القابل للتسيراميك؟
يمكن أن يوفر عزلًا كهربائيًا أو حراريًا متوافقًا ومقاومًا للحريق حول الأشكال الهندسية حيث يكون تنسيق الشريط المرن أكثر عملية من الألواح الصلبة.
هل يمنع مطاط السيليكون الخزفي خلية البطارية من الدخول إلى الخارج الحراري؟
لا، فهو لا يمنع الفشل الكهروكيميائي للخلية البادئة. والغرض منه هو المساعدة في إدارة التعرض للحرارة والحرائق وتقليل مخاطر الانتشار عند دمجه في نظام بطارية مصمم بشكل صحيح.
منظور تسخير أسلاك السيارات وعزل البطارية لمدة 15 عامًا
بعد 15 عامًا من العمل في مجال العزل الكهربائي للسيارات وأنظمة تسخير الأسلاك، أرى أن السيليكون القابل للتسيراميك له قيمة لأنه يمكن أن يخدم غرضًا واحدًا أثناء التشغيل العادي وآخر أثناء الحرارة الشديدة. المفتاح هو التحقق من صحة الجزء النهائي الفعلي بدلاً من الاعتماد على عبارة 'تشكيل السيراميك' في وصف المادة.
المراجع الرسمية
[1] WACKER — مواد السيليكون والبطارية السيرامية للحماية من الحرائق
[2] Saint-Gobain — بطارية سيليكون قابلة للتسيراميك للحماية من الحرائق
[3] حلول UL - فحص مواد حاوية البطارية بموجب UL 2596