تطبيق رغوة السيليكون في بطاريات طاقة مركبات الطاقة الجديدة

مادة رغوة السيليكون (المعروفة أيضًا باسم رغوة السيليكون / السيليكون الرغوي) عبارة عن بوليمر مطاطي مسامي ومنخفض الكثافة وقابل للضغط مصنوع من مواد خام مثل صمغ مطاط السيليكون الخام والحشوات ومسرعات الفلكنة وعوامل الرغوة. بعد الخلط الموحد، يتم إنتاجه من خلال عملية خاصة تحت ضغط عالي ودرجة حرارة عالية. بفضل امتلاكه لمرونة عالية لمطاط السيليكون وخصائص عزل الصوت وامتصاص الصدمات للمواد الرغوية، فإنه يجد تطبيقات واسعة النطاق في الحياة اليومية، وغالبًا ما يعمل كوسائد تخميد الاهتزاز، وحشوات الختم، ومواد ممتصة للصوت، ومواد طبقات عازلة، ومواد عزل حراري في صناعة الطيران. وفقا لبنية الخلية، يتم تصنيف رغاوي السيليكون العضوية إلى أنواع الخلايا المغلقة، والخلية المفتوحة، والمختلطة.

تتميز مادة رغوة السيليكون العضوية ذات الخلية المغلقة بامتصاص ممتاز للصدمات، والتخزين المؤقت، وعزل الصوت، والعزل الحراري، وخصائص مقاومة اللهب ومقاومة للانفجار. في مجال السيارات، يتم استخدامه بشكل أساسي لأنابيب الرغوة العازلة للحرارة في مكيفات هواء المركبات، وامتصاص صدمات المركبات، وغسالات ختم السيليكون الرغوية لبطاريات مركبات الطاقة الجديدة. حاليًا، العديد من المواد الداخلية للسيارات، مثل الأرضيات والأسقف وعجلات القيادة ومقاعد السيارة، هي مواد رغوية من البولي يوريثان. من ناحية، فإن تكنولوجيا مواد رغوة البولي يوريثان ناضجة نسبيا، وأدائها يلبي معايير الاستخدام؛ من ناحية أخرى، فإن سعر مواد رغوة البولي يوريثان منخفض نسبيا. ومع ذلك، فإن مواد رغوة البولي يوريثان لديها مقاومة ضعيفة للعوامل الجوية، وهي قابلة للاشتعال، وتطلق كمية كبيرة من الغازات السامة الضارة بجسم الإنسان أثناء الاحتراق. لذلك، مع الترويج لمواد رغوة السيليكون العضوية وتحسين فهم الناس لها، من المتوقع أن تحل مواد رغوة السيليكون العضوية محل مواد رغوة البولي يوريثان التقليدية في المستقبل.

السيليكون العازل للحرارة هو نوع من السيليكون يتم تحضيره من مواد خام مثل الصوف الزجاجي فائق النعومة الخالي من القلويات، مطاط السيليكون المفلكن بدرجة حرارة الغرفة، السيليكا المدخنة، أكسيد الحديد، وزيت السيليكون الهيدروكسيل.

يتميز منتج الإطار العازل السيليكوني العازل للحرارة بوظائف التخزين المؤقت والعزل الحراري ويمكن تطبيقه على مجال الحماية الحرارية لبطاريات الليثيوم في مركبات الطاقة الجديدة.

خصائص رغوة السيليكون:

كثافة رغوة السيليكون.

تبلغ كثافة مصفوفة رغوة السيليكون 1.17 جم/سم⊃3؛ ومع ذلك، من خلال معالجة الرغوة، يمكن أن تصل كثافة مواد رغوة السيليكون العضوية المحضرة حاليًا في العمليات الناضجة إلى 0.16 - 0.20 جم/سم⊃3؛ والتي يمكن استخدامها لمكونات مثل مقاعد السيارة ومساند الرأس؛ بينما تستخدم مواد رغوة مطاط السيليكون التقليدية (بكثافة 0.45 جم/سم⊃3؛) على نطاق واسع لملء الفجوات في أجزاء الختم وامتصاص الصدمات.

أداء مثبطات اللهب من رغوة السيليكون.

وفقا لبيانات البحث التجريبي العلمي، فإن رغوة السيليكون مع مثبطات اللهب المضافة لديها أداء مثبطات اللهب ممتاز، ويمكن أن تصل درجة مثبطات اللهب إلى UL94-V0. عند تطبيقه على السيارات الكهربائية، فإنه يمكن أن يقلل بشكل فعال من المشاكل الناجمة عن الاحتراق.

أداء العزل الكهربائي لرغوة السيليكون.

مع زيادة كمية الحشوات الفيزيائية، تميل مقاومة الحجم ومقاومة السطح لمطاط السيليكون إلى الانخفاض، ويميل ثابت العزل الكهربائي وعامل فقدان العزل الكهربائي عمومًا إلى الزيادة. يمكن ملاحظة أن إضافة الحشوات المادية يؤدي إلى إتلاف أداء العزل الكهربائي لمطاط السيليكون إلى حد ما.

تطبيق رغوة السيليكون في صناعة المركبات الكهربائية:

خلية البطارية هي مصدر الطاقة للسيارات الكهربائية النقية. إن مخاطر السلامة المحتملة لخلايا البطارية تعرض سلامة السيارة بأكملها للخطر الشديد. عندما تعمل خلية البطارية، فإنها ستولد كمية معينة من الحرارة. تحت درجات حرارة مختلفة، يمكن أن تنتج تأثيرًا تمددًا وانكماشًا حراريًا معينًا، مما يؤدي إلى تمدد خلية البطارية. من المحتمل أن يتسبب احتكاك الشبكة السعوية على المدى الطويل بين خلايا البطارية في تلف خلايا البطارية ويؤدي إلى فشل البطارية، وفي الحالات الشديدة، قد يخرج عن نطاق السيطرة. بالإضافة إلى ذلك، يصل الجهد الكهربي الناتج لحزمة البطارية إلى أكثر من 200 فولت، ويتطلب أن تكون علبة البطارية محكمة الغلق ومقاومة للماء لمنع دخول الماء وحدوث دوائر قصيرة. يجب أن تصل درجة مقاومة الماء لعلبة البطارية إلى IP67.

تتميز رغوة السيليكون بخصائص عالية لاستعادة الضغط، مما يمنع التشوه الناتج عن التمدد الحراري وانكماش خلايا البطارية أثناء عملية الشحن والتفريغ. إنه يتميز بمتانة ممتازة، وقابلية منخفضة للانضغاط، وامتصاص الصدمات، ومثبطات اللهب (درجة UL 94 V0). في الوقت نفسه، يتمتع السيليكون أيضًا بأداء جيد ضد الماء والخصائص التالية، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع في العزل الحراري العازل وختم الإطار لخلايا بطارية الطاقة الجديدة.

تحت درجات حرارة مختلفة، أداء رغوة السيليكون مستقر، وأداء حلقات ختم المنتج مستقر.

إغلاق ممتاز مقاوم للماء، مما يضمن عدم دخول الماء عند استخدام المنتج في الهواء الطلق.

انخفاض فقدان الضغط على المدى الطويل، مع قدرة معينة على مقاومة تشوه الضغط.

أداء ممتاز لمقاومة اللهب، يمنع بشكل فعال المخاطر الناجمة عن التأثير الحراري أثناء تشغيل البطارية.

يمكن تصميم السماكة والصلابة وفقًا لمعايير مختلفة. يجب أن تتوافق حلقة الختم مع الغلاف بشكل جيد وأن تكون ذات ضغط منخفض، مما يمنع بشكل فعال حلقة الختم من الانحناء والانتفاخ.

مبدأ العمل لاستخدام صفائح السيليكون الموصلة حرارياً في بطاريات الليثيوم لمركبات الطاقة الجديدة: نظرًا لأن الفرق في درجة الحرارة داخل حزمة البطارية لا يمكن التحكم فيه في حدود 5 درجات مئوية، يجب ربط صفائح السيليكون الموصلة حرارياً بكل من الجزء العلوي والسفلي من حزمة البطارية. بعد ذلك، تقوم صفيحة السيليكون الموصلة حراريًا بتوجيه درجة الحرارة إلى الغلاف الخارجي للألمنيوم، وتتحكم في اختلاف درجة الحرارة لوحدة البطارية بأكملها في حدود 5 درجات مئوية، وتلبية متطلبات تصميم حزمة البطارية، وبالتالي إطالة عمر خدمة حزمة البطارية وجعل الأداء أكثر استقرارًا أثناء القيادة.

بين البطاريات وبين البطاريات والأنابيب، يمكن لملء صفائح السيليكون الموصلة حرارياً بعزل كهربائي جيد وموصلية حرارية جيدة أن تلعب الأدوار التالية:

تغيير شكل الاتصال بين البطارية وأنبوب تبديد الحرارة من اتصال الخط إلى اتصال السطح؛

المساعدة على زيادة درجة الحرارة بين البطاريات المفردة؛

المساعدة على زيادة السعة الحرارية الإجمالية لحزمة البطارية، وبالتالي تقليل متوسط ​​درجة الحرارة الإجمالية.