كيف تحمي لوحة العزل الحراري نانو السيليكا المخصصة حزمة بطارية السيارة الكهربائية؟

بدون حاجز حراري فعال، يمكن أن تنتشر الحرارة من خلية بطارية تالفة نحو الخلايا المجاورة، وأحزمة الأسلاك، وقضبان التوصيل، وأجهزة الاستشعار، وحاوية البطارية، مما يزيد من خطر الانتشار الحراري وفشل مستوى العبوة.

ويتمثل الحل العملي في تركيب لوحة عازلة للحرارة مصنوعة من مادة السيليكا النانوية في المناطق الحرجة من خلية إلى أخرى، ومن وحدة إلى وحدة، ومناطق حماية العبوات. يعمل هيكل السيليكا المسامي النانوي على تقييد نقل الحرارة مع الحفاظ على بنية رفيعة وخفيفة الوزن مناسبة لحزم بطاريات EV ذات المساحة المحدودة.

مهندسون يقومون بتقييم مكون حاجز حراري مخصص للهلام الهوائي. مصدر الصورة: اسبن ايروجيل .^[1]

لماذا تحتاج حزمة بطارية السيارة الكهربائية إلى حاجز سيليكا نانو الحراري؟

قد تنكمش الرغوة التقليدية أو الصفائح البلاستيكية أو تذوب أو تفقد أداء العزل عند تعرضها لحرارة الخلية الشديدة، مما يسمح للطاقة الحرارية بالوصول إلى الخلايا القريبة والمكونات ذات الجهد العالي.

تعمل لوحة العزل الحراري المصنوعة من السيليكا النانو على إبطاء نقل الحرارة بالتوصيل وتخلق وقتًا إضافيًا لمراقبة البطارية والتهوية وأنظمة الحماية للاستجابة. يمكن للحواجز القائمة على الأيروجيل أن تجمع بين المقاومة الحرارية والسماكة المنخفضة والوزن المنخفض، مما يجعلها مناسبة للأكياس المدمجة ووحدات البطاريات المنشورية.^[1]

يجب التعامل مع اللوحة كطبقة واحدة من استراتيجية الهروب الحراري الكاملة، وليس كضمان مستقل للحريق. يجب أن تتضمن سلامة العبوة أيضًا اختيار الخلايا، وأجهزة الاستشعار، ومسارات التهوية، والحواجز الهيكلية، والتحكم في التبريد، والصمامات، وحماية إدارة البطارية.

كيف ينبغي تصميم لوحة نانو السيليكا المخصصة؟

يمكن للوحة ذات حجم غير صحيح أن تضغط خلايا البطارية بشكل غير متساو، أو تسد مسارات التهوية، أو تتداخل مع أشرطة التوصيل، أو تضغط على مجموعة الأسلاك ذات الجهد العالي.

الحل الصحيح هو تخصيص اللوحة وفقًا لكيمياء الخلية، وحجم الفجوة، وقوة الضغط، وهدف التدفق الحراري، ومتطلبات العزل الكهربائي، وهندسة حزمة البطارية. يشير Aspen Aerogels إلى أنه يمكن تحسين حواجز الخلايا الهندسية من أجل التوصيل الحراري والسمك واستجابة الضغط.^[1]

قد تستخدم اللوحة الكاملة هلام السيليكا الهوائي، أو السيليكا الدقيقة المسامية، أو الألياف المقواة، أو الأفلام الواقية، أو الطلاءات، أو المواد اللاصقة الحساسة للضغط. يجب التحقق من صحة البناء الدقيق لأن الواجهة والمواد اللاصقة قد تفشل قبل قلب عزل السيليكا.

ما هي الاختبارات التي يجب أن تؤكد الحماية من الحرارة والحرائق؟

لا يمكن لقيمة التوصيل الحراري المختبرية وحدها أن تثبت أن اللوحة ستصمد أمام تنفيس الخلايا، واللهب، والجسيمات الساخنة، والاهتزاز، والرطوبة، والضغط طويل الأمد داخل حزمة بطارية حقيقية.

الحل الصحيح هو اختبار اللوحة النهائية على مستويات المادة والخلية والوحدة النمطية والحزمة. تقوم UL Solutions بتقييم الانتشار الحراري من خلال السحق والتسخين واختراق المسامير والشحن الزائد والدوائر القصيرة والتعرض للهب، بما في ذلك فعالية الحواجز العازلة على مستوى الوحدة والعبوة.^[2]

يتضمن التحقق الموصى به المقاومة الحرارية تحت الضغط، والتعرض للهب، وقوة العزل الكهربائي، والاهتزاز، والصدمات الميكانيكية، والرطوبة، واستقرار الأبعاد، وإطلاق الجسيمات، وشيخوخة المادة اللاصقة. قد تتضمن البرامج القابلة للتطبيق UL 2580، وSAE J2464، وISO 6469-1، ولائحة الأمم المتحدة رقم 100، اعتمادًا على السيارة والسوق المستهدف.^[2][3][4]

هل تحتاج إلى عينة مخصصة من لوحة العزل الحراري لبطارية السيارة الكهربائية؟

أرسل نوع الخلية الخاصة بك، والفجوة المتاحة، وسمك اللوحة، ونطاق الضغط، ودرجة الحرارة القصوى، ومتطلبات العزل الكهربائي، والرسم، والطلب السنوي لتقييم النموذج الأولي.

التعليمات

ما هي لوحة العزل الحراري السيليكا نانو؟

وهو عبارة عن مكون عازل رقيق يستخدم السيليكا المسامية النانوية أو هلام السيليكا الهوائي لتقليل انتقال الحرارة داخل وحدة البطارية أو العبوة.

هل تستطيع لوحة السيليكا النانوية إيقاف الهروب الحراري؟

يمكن أن يؤدي ذلك إلى إبطاء انتشار الحرارة، لكنه لا يمكن أن يضمن الحماية الكاملة دون وجود حواجز تهوية وتبريد واستشعار وحواجز حريق على مستوى العبوات.

أين يتم تركيب اللوحة في مجموعة بطارية السيارة الكهربائية؟

تشمل المواقع الشائعة بين الخلايا، وبين الوحدات، وتحت غطاء العبوة، وحول المناطق المحمية ذات درجات الحرارة العالية.

هل يمكن للوحة حماية أسلاك الجهد العالي؟

نعم. يمكن للوحة الموضوعة بشكل صحيح أن تقلل من التعرض للحرارة الإشعاعية والموصلة، ولكن يجب ألا تضغط الكابلات أو تمنع الوصول إلى الموصل.

مراجعة لأداة أسلاك السيارات ومراجعة حزمة البطارية لمدة 15 عامًا

استنادًا إلى 15 عامًا من الخبرة في تسخير أسلاك السيارات، أوصي بمراجعة اللوحة الحرارية مع الخلايا وأشرطة التوصيل وأجهزة الاستشعار والموصلات وتوجيه الكابلات ذات الجهد العالي. إن أفضل لوحة عزل ليست فقط الأكثر سمكًا؛ إنه الحاجز المخصص الذي يتحكم في الحرارة دون التسبب في مخاطر الضغط أو التنفيس أو تسخير الأسلاك.

المراجع الرسمية

[1] Aspen Aerogels — حواجز حرارية لبطارية PyroThin EV

[2] حلول UL - حريق بطارية المركبات الكهربائية، والانتشار الحراري، واختبار الأداء

[3] ISO — ISO 6469-1 سلامة مركبات الطرق التي تعمل بالدفع الكهربائي (RESS).

[4] UNECE — لائحة الأمم المتحدة رقم 100 الخاصة بسلامة قطارات الطاقة الكهربائية وREES